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S.C.T. 4003 INTRODUCTION A LA GEODYNAMIQUE Hiver 2010. Instructeurs Jean-Claude Mareschal Claire Perry PK7612 PK7715 6864 4056 [email protected] [email protected] Description du cours Séismologie et structure interne de la Terre. Ondes internes. Ondes de surface. Séismicite. Mécanismes au foyer des tremblements de terre. Champ de gravité et géoide. Isostasie. Rebond post glaciaire. Rhéologie du manteau. Flux de chaleur et bilan d’énergie. Champ magnétique terrestre. Inversion du champ magnétique terrestre. Paléomagntisme. Anomalies magnétiques marines et expansion des fonds océaniques. La tectonique des plaques. Le cycle de Wilson. Cinématique. Stabilité des points triples. Evolution de la lithosphère océanique. Convection dans le manteau terrestre. Tectonique comparée des planètes internes. Applications générales: tectonique des plaques et climats, évolution de la croûte continentale, l’atmosphère et l’hydrosphère. Plan du Cours 1. Introduction. Historique. (a) Historique. Dérive des continents et tectonique des plaques. Contribution de Wegener. La dérive des continents avant 1940. Exploration des fonds marins. Expansion des fonds océaniques. Tectonique des plaques. (b) Programme de recherche et révolution scientifiques. 2. Introduction. Structure interne de la Terre. (a) Séismologie et structure interne Ondes internes et ondes de surface. Discontinuités sismiques. (b) Champ de gravité, isostasie et structure interne. Anomalies de gravité, géoı̈de. Rhéologie de la lithosphère continentale. Rhéologie du manteau. 3. Les océans. (a) (b) (c) (d) (e) Structure de la croûte océanique. Bathymétrie, anomalies de gravité et flux de chaleur. Inversions du champ magnétique terrestre. Les anomalies magnétiques marines. Hypothèse de Vine-Matthews-Morley. Chronométrie des inversions du champ magnétique terrestre. 4. Tectonique des plaques. (a) (b) (c) (d) Les failles transformantes. Les plaques rigides. Cinématique des plaques. Points triples. Conditions de stabilité des points triples. Cycle de Wilson 5. Sismicité et mécanismes aux foyers des tremblements de Terre 2 (a) Détermination des mécanismes aux foyers. (b) Mouvement aux frontières de plaque à l’aide des mécanismes aux foyers. 6. Paléomagnétisme. (a) Méthodes de détermination des paléopoles. (b) Paléoreconstruction des continents. 7. Les points chauds (a) Hypothèse des points chauds. Exemples de points chauds. (b) Sytème de référence des points chauds et mouvement absolu des plaques. 8. Géodésie spatiale (a) Méthodes directes de mesures des mouvements tectoniques. GPS. Interférométrie radar par satélite. Interférométrie à très grande ligne de base. Mesures laser. (b) Exemples. Mouvements des plaques. Déformation post sismique. Application en volcanologie. Applications en océanographie. 9. Convection dans le manteau et mécanismes de la tectonique des plaques. (a) Modèle de plaque et flux de chaleur océanique. (b) Modes de convection dans le manteau. (c) La tomographie sismique et la convection dans le manteau. 10. Rifts. (a) Rifts intracontinentaux. (b) Rifts avortés et aulacogènes. (c) Ouverture d’un bassin océanique. Exemple: évolution de la Mer Rouge. 11. Les failles transformantes. (a) Les zones de fractures et failles transformantes océaniques. (b) Les grandes failles transformantes: San Andréas, Faille Alpine, Mer Morte. (c) Transpression et transtension. 12. Evolution des bassins océaniques, marges passives et bassins sédimentaires. (a) Bathymétrie. Flux de chaleur. (b) Subsidence des marges continentales passives. (c) Bassins sédimentaires intracontinentaux. 13. Les zones de subduction. (a) (b) (c) (d) Sismicité et anomalies de gravité. Subduction océan-océan. Les bassins marginaux. Subduction océan-continent. Les cordillère Nord-Américaine. 14. Collision continentale. 3 (a) Les Alpes et l’Himalaya. (b) Modèles de collision continentale. (c) Extension post-tectonique. 15. Au delà de la tectonique des plaques. (a) Planétologie comparée: la tectonique des planètes internes. (b) Formation et évolution de la croûte continentale (c) La tectonique des plaques à l’Archéen? Travaux pratiques Il y aura 4 à 6 séances de travaux pratiques. Vous serez prévenus avec une semaine d’avance des travaux pratiques. Des exercices seront assignés à chaque séance. Un rapport écrit devra être remis deux semaines plus tard. Evaluation. Il y aura deux examens. L’évaluation sera basée sur les exercices et les examens avec la pondération suivante: Date % Travaux pratiques tous les 15 jours 30% Examen de mi-session 25 Février 35% Examen final 22 Avril 35%. Bibliographie1 Références les plus importantes Condie, K.C. (2004). Earth as an Evolving Planetary System Elsevier. 350 pp. Cox, A. & Hart, R.B. (1986). Plate Tectonics. How it works. Blackwell. Oxford (U.K.), 392 pp. Davies, G. (2000). Dynamic Earth: Plates, plumes, and mantle convection. Cambridge University Press, Cambridge, U.K., pp. 458. Fowler, C.M.R. (2004). The solid Earth. 2nd Ed. Cambridge University Press. pp. 704. Kearey, P., Klepeis, K.A. & Vine, F.J. (2008). Global Tectonics. 3rd Edition. Wiley-Blackwell. Oxford (U.K.) 408 pp. Jolivet, L., and Nataf, H.-C. (1998) Géodynamique, Dunod, Paris. pp. 226. Autres références Allègre, C. (1983). L’écume de la Terre. Fayard. pp. 386. Anderson, D.L. (1989). Theory of the Earth. Blackwell. pp.366. Bird, J.M. (1980). Plate Tectonics. 2nd Ed. American Geophysical Union. Washington. pp. 986. Boillot, G. (1996). La dynamique de la lithosphère. Une introduction à la géologie. Masson. Paris. 129 pp. Bott, M.H.P. (1982). The interior of the Earth. 2nd. Edition. Elsevier. pp. 403. Brown, G.C., & Mussett, A.E. (1993). The inaccessible earth. 2nd Edition. Chapman & Hall. London. pp. 276. Brown, G.C., Hawkesbury, C.J., & Wilson, R.C.L. (1992). Undestanding the Earth. A new synthesis. Cambridge. 551 pp. Cazenave, A. & Feigl, K. (1994). Formes et mouvements de la Terre: satélites et géodésie. Editions du CNRS. Paris. 159 pp. Condie, K.C. (2001). Mantle plumes and their record in Earth’s history. Cambridge. 320pp. Cox, A. (1973). Plate Tectonics and Geomagnetic Reversals. W.H. Freeman. SanFrancisco, 702 pp. Jolivet, L. (1995). La déformation des continents. Herman. Paris. 413 pp. 4 Jolivet, L., & Nataf, H.C. (1998) Géodynamique. Dunod. Paris. 226 pp. Lillie, R.J. (1999). Whole Earth Geophysics. Prentice Hall. New-Jersey. 361 pp. McElhinny, W.M. (1973). Paleomagnetism and Plate Tectonics. Cambridge. 358 pp. Montagner, J.P. (1997). Sismologie. La musique de la terre. Hachette. Paris. 158 pp. Nisbet, E.G. (1987). The Young Earth: An Introduction to Archaean geology. Allen and Unwin, Boston, 1987, 402 pp. Oliver, J. (1996). Shocks and Rocks: Seismology and the Plate Tectonics Revolution. American Geophysical Union. Washington. 208 pp. Oreskes, N. (2001). Plate Tectonics. Westview Press. Boulder (CO). 424 pp. Park, R.G. (1988). Geological structures and moving plates. 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Boulder (CO). http://www.ngdc.noaa.gov Ce site offre différentes données globales (topographie, bathymétrie, gravité, climatologie, etc.) qui peuvent être déchargées ou visualisées. USGS National Earthquake Information Center HOME PAGE http://earthquake.usgs.gov Ce site présente toutes les données d’activité sismique en temps réel. les mécanismes au foyer des tremblements de Terre les plus récents sont aussi affichés. USGS National Earthquake Information Center World Data Center A for Seismology http://earthquake.usgs.gov/regional/world/seismicity/ USGS Volcano hazards program http://volcanoes.usgs.gov/ Présente l’état de l’activité volcanique et des liens a d’autres sites. NASA National Aeronautics and Space Administration http://www.nasa.gov/ Le site présente des images de la Terre vue de l’espace ainsi que les programmes d’exploration planétaire de NASA. Des liens avec certains de ces sites ainsi que de nombreux autres sites d’intéret se trouvent sur le site WEB de la commission géologique du Canada. http://ess.nrcan.gc.ca/index e.php