CM1 STU1 P2 - 2024 PDF

Deuxième partie : DYNAMIQUE INTERNE DE LA TERRE Introduction I. Théorie de la Tectonique des plaques II. Zones de divergence lithosphérique III. Zones de convergence lithosphérique IV. Zones de coulissage lithosphérique V. Le moteur de la tectonique des plaques ...

Deuxième partie : DYNAMIQUE INTERNE DE LA TERRE Introduction I. Théorie de la Tectonique des plaques II. Zones de divergence lithosphérique III. Zones de convergence lithosphérique IV. Zones de coulissage lithosphérique V. Le moteur de la tectonique des plaques  Introduction Un peu d'histoire des sciences : Car notre vision de la dynamique terrestre ne s'est faite en un jour.... Uniquement quelques points majeurs (et auteurs) présentés A. Wegener (1912) H.H. Hess (1962) Pour ceux qui veulent en savoir plus : https://planet-terre.ens-lyon.fr/article/derive-continents-tectonique-plaques-P-Lesur.xml  Introduction Théorie de la dérive des continents Hypothèse émise en 1912 par WEGENER (météorologue) 1 Modèle mobiliste (mouvements horizontaux) en opposition apparente avec modèles isostasiques (mouvements verticaux) NB : croûte continentale connue (SiAl) manteau : connu (SiMa) Croûte océanique : encore largement inconnue  Introduction Arguments : 1) Critère morphologique 2) Critère paléontologique Coïncidence des côtes péri-atlantiques Des fossiles permiens identiques (talus continentaux) sur continents différents 3 1 (source:www2.ggl.ulaval.ca/personnel/ Complémentarité des côtes déjà suggérée bourque/intro.pt/planete_terre.html) au XIX°s. par un géographe : Snider-Pellegrini Fossiles de fougères déjà observés par un géologue au XIX°s. : Suess → Gondwana (regroupement de certains continents)  Introduction 3) Critère stratigraphique 4) Critère paléoclimatique Roches de même nature et de même âge Roches d’origine glaciaire et d’âge sur continents différents permien sur différents continents → sens d’écoulement de la glace varié 2 Compatible avec les sens d’écoulement de la glace fossilisés (source:www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html)  Introduction Solution de Wegener = Pangée (continent unique) (fin du Carbonifère, 300 Ma) (source:www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html)  Introduction Solution de Wegener = Pangée (continent unique) (fin du Carbonifère, 300 Ma) Un océan unique : La Panthalassa (source:www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html)  Introduction Solution de Wegener = Pangée (continent unique) (fin du Carbonifère, 300 Ma) Question du moteur de la dérive : non compris à l’époque (source:www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html)  Introduction Théorie contestée par les géologues puis confirmée plus tard par le paléomagnétisme Travaux de Irving & Runcorn dans années 1950 5 Emplacement commun du paléopôle nord magnétique pour les roches de l’Amérique du Nord (AN) datant de 225 Ma. Emplacement commun du paléopôle nord magnétique pour les roches de l’Europe (Eur.) datant de 225 Ma.  Introduction Théorie contestée par les géologues puis confirmée par le paléomagnétisme Travaux de Irving & Runcorn dans années 1950 5 Mais emplacement différent du paléopôle nord magnétique de l’Amérique du Nord (AN) et de celui de l’Europe il y a 225 Ma.  Introduction Théorie contestée par les géologues puis confirmée par le paléomagnétisme Travaux de Irving & Runcorn dans années 1950 5 Pour obtenir un emplacement commun du paléopôle nord magnétique de l’Amérique du Nord (AN) et de l’Europe (Eur), il faut ramener les continents à la position qu’ils occupaient il y a 225 Ma.  Introduction Théorie contestée par les géologues puis confirmée par le paléomagnétisme Travaux de Irving & Runcorn dans années 1950 5 Pour obtenir un emplacement commun du paléopôle nord magnétique de l’Amérique du Nord (AN) et de l’Europe (Eur), il faut ramener les continents à la position qu’ils occupaient il y a 225 Ma → continents accolés (l’Atlantique N n’existait pas)  Introduction Reconstitution de l’évolution des paléopôles de l’Europe, l’Inde et l’Amérique du Nord depuis le Cambrien E : Eocène; K: Crétacé; J: Jurassique; T: Trias; P : Permien; Ca : Carbonifère; S : Silurien, Cb: Cambrien. (source:www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html) NB: en fait, ce ne sont pas les pôles qui migrent au cours du temps mais bien les continents  Introduction Reconstitution de l’évolution des paléopôles de l’Europe, l’Inde et l’Amérique du Nord depuis le Cambrien E : Eocène; K: Crétacé; J: Jurassique; T: Trias; P : Permien; Ca : Carbonifère; S : Silurien, Cb: Cambrien. (source:www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html) NB: plus l’époque est ancienne (> 400 Ma), plus il est difficile de reconstituer la position des paléopôles  Introduction Théorie de l’expansion océanique - Reconnaissance auparavant d’une croûte océanique (par méthodes géophysiques) - Bathymétrie des fonds océaniques → reconnaissance aussi de dorsales océaniques avec rift axial (Heezen & Tharp) Berann 1977; d’après Heezen & Tharp)  Introduction Théorie de l’expansion océanique - Lien avec mouvements de convection dans le manteau 1962 : HESS Pour les curieux : https://www.insu.cnrs.fr/fr/supports-demarche-scientifique  Introduction Vine, Matthews (1963) & Morley Confirmation de l'expansion océanique par l'étude du champ magnétique des fonds océaniques 8 9 Anomalie + (=actuel) Anomalie - Roche avec aimantation Roche avec aimantation fossile de même fossile de polarité polarité inverse que le CMT actuel À celle du CMT actuel Accrétion de matériel volcanique au niveau de la ride (source:www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html)  Introduction Vine, Matthews (1963) & Morley Confirmation de l'expansion océanique par l'étude du champ magnétique des fonds océaniques 8 9 Anomalie + (=actuel) Anomalie - Bandes d'anomalies parallèles à la ride Accrétion de matériel et symétriques par volcanique au niveau rapport à cette ride! de la ride (source:www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html)  Introduction Vine, Matthews (1963) & Morley Confirmation de l'expansion océanique par l'étude du champ magnétique des fonds océaniques 8 9 Anomalie + (=actuel) Anomalie - Bandes d'anomalies parallèles à la ride Inversion du champ et symétriques par magnétique terrestre rapport à cette ride! au cours du temps (source:www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html)  Introduction Datation des anomalies et corrélation avec l’âge des sédiments océaniques Corrélation des anomalies magnétiques entre sédiments océaniques (forage) et celles de la croûte océanique sous-jacente 10  Introduction Datation des anomalies et corrélation avec l’âge des sédiments reposant sur la croûte océanique 12  Introduction Datation des anomalies et corrélation avec l’âge des sédiments reposant sur la croûte océanique Relation de proportionnalité : Les sédiments les plus éloignés de la dorsale sont les plus vieux 12  Introduction Datation des anomalies et corrélation avec l’âge des sédiments reposant sur la croûte océanique Calcul de la vitesse de déplacement par rapport à la ride : v = d/t 12  Introduction Connaissant âge du plancher océanique et sa distance à la ride Calcul du taux d’expansion des différentes dorsales : vitesses différentes Plus rapide 11 Plus lente Taux d’expansion = 2 x vitesse de déplacement par rapport à la ride 13  Introduction Datation des anomalies et corrélation avec l’âge des sédiments Calcul du taux d’expansion des différentes dorsales : vitesses différentes Plus lente Plus rapide 11  Introduction → Les dorsales présentent des taux d’expansion variables : on parlera de dorsales rapides (ex : dorsale du Pacifique-est) et de dorsales lentes (ex : dorsale indienne)  Deuxième partie : DYNAMIQUE INTERNE DE LA TERRE Introduction I. Théorie de la Tectonique des plaques II. Zones de divergence lithosphérique III. Zones de convergence lithosphérique IV. Zones de coulissage lithosphérique V. Le moteur de la tectonique des plaques  I- Théorie de la Tectonique des plaques Auteurs : Morgan (1967), Mc Kenzie et Parker (1967), Lepichon (1968) Théorie uniformatrice permettant d'expliquer la majeure partie des phénomènes d'origine interne tels que répartition du volcanisme et de la sismicité, formation des chaînes de montagne... 7 plaques lithosphériques majeures : Afrique, Amérique du Nord, Amérique du Sud, Antarctique, Australie, Eurasie, Pacifique. + microplaques se déplaçant sur l'asthénosphère. (source:www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html)  I- Théorie de la Tectonique des plaques 14 (Source : Daniel et al., Sciences de la Terre et de l’Univers, Vuibert) Plaque lithosphérique (croûte + manteau lithosphérique) : rigide Pas ou peu de déformations des plaques sauf à leurs limites  I- Théorie de la Tectonique des plaques Exemples de déformation intraplaque Exceptions à la théorie de la tectonique des plaques 14 (Source : Daniel et al., Sciences de la Terre et de l’Univers, Vuibert) Plaque lithosphérique (croûte + manteau lithosphérique) : rigide Pas ou peu de déformations des plaques sauf à leurs limites  I- Théorie de la Tectonique des plaques Les séismes aux limites de plaques essentiellement (le volcanisme aussi dans une moindre mesure)  I- Théorie de la Tectonique des plaques (source:www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html) Plaques constituées de lithosphère océanique uniquement ou de lithosphères océaniques et continentales (majeure partie des cas) Plaques rigides et indéformables sauf à leur limite  I- Théorie de la Tectonique des plaques (source:www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html) Il existe 3 limites de plaques: 1. - Zones d’écartement (divergence) 2. - Zones de rapprochement (convergence) 3. - Zones de failles transformantes (coulissage)  Deuxième partie : DYNAMIQUE INTERNE DE LA TERRE Introduction I. Théorie de la Tectonique des plaques II. Zones de divergence lithosphérique III. Zones de convergence lithosphérique IV. Zones de coulissage lithosphérique V. Le moteur de la tectonique des plaques Morphologie des fonds océaniques. Ex. Atlantique Morphologie des fonds océaniques. Termes NB : Transect à légender tout au long du cours Distance en kilomètres  II. Zones de divergence lithosphérique A. Rift continental Amincissement de la lithosphère continentale 15 Failles normales en surface → fossé ou rift continental © Brunet d’après Boillot (1996) http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosgeol/01_decouvrir/01_extension/01_terrain/img/grandes/06a/07c.htm © F. Bergerat Bord du Fossé du Rhin vu de la plaine d’Alsace. Relation géodynamique-géologie-géographie Fossé rhénan  II. A. Rift continental Remontée du manteau asthénosphérique → Fusion partielle → Volcanisme associé © Cécile Doubre Rift d’Asal : failles normales 15 http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosgeol/01_decouvrir/01_extension/01_terrain/img/grandes/06a/07c.htm © Modifié d’après L.Fichter © Brunet d’après Boillot (1996) Rift d’Asal  II. Zones de divergence lithosphérique 15 B. Fissure crustale Amincissement jusqu’à la déchirure continentale : → création de nouvelle croûte océanique (ex: Mer Rouge) Bord de l’ancien rift : marge passive du nouvel océan © Brunet d’après Boillot (1996) © Modifié d’après L.Fichter http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosgeol/01_decouvrir/01_extension/01_terrain/img/grandes/06a/07c.htm Mer rouge  II. Zones de divergence lithosphérique C. Stade océanique Fissure ouverte (1 m) sur l’axe de la Dorsale Est Pacifique 13°Nord, 16 2606m de profondeur © Ifremer Création de nouvelle lithosphère océanique au niveau de la ride océanique http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosgeol/01_decouvrir/01_extension/01_terrain/img/grandes/06a/07c.htm Dorsale Est-Pacifique  II. Zones de divergence lithosphérique Volcanisme et hydrothermalisme associés C. Stade océanique Fissure ouverte (1 m) sur l’axe de la Dorsale Est Pacifique 13°Nord, 16 2606m de profondeur (Boillot et al., Introduction à la géologie, Dunod) © Ifremer Fumeurs noirs Laves en coussins (basaltes) © Ifremer © Ifremer https://www.encyclopedie-environnement.org/zoom/lecosysteme-sources-hydrothermales-abyssales-fumeurs-noirs/