sct 4003 introduction a la geodynamique

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
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Wiley-Blackwell. Oxford (U.K.) 408 pp.
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références
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Paris. 129 pp.
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Cazenave, A. & Feigl, K. (1994). Formes et mouvements de la Terre: satélites et géodésie.
Editions du CNRS. Paris. 159 pp.
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Gordon and Breach, New York, 881 pp.
Pour la science, Edition française de Scientific American (1980). La dérive des continents.
Belin. Paris.
Scientific American. (1983). The dynamic Earth. Freeman. pp. 116.
Stacey, F.D. (1992). Physics of the Earth. 3rd. Ed. Brockfield Press. Brisbane (Australia).
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Suppe, J. (1985). Principles of structural geology. Prentice Hall. 537 pp.
Windley, B.F. (1984). The evolving continents. 2nd ed. J. Wiley. New-York. 399 pp.
Sites WEB d’intéret
De nombreuses informations et des données sont directement accessibles par l’intermédiaire
du web. La liste des sites ci dessous n’est pas exhaustive.
National Geophysical Data Center. NOAA. 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