ESSENTIEL 2 - La construction du modèle

THEME 1 : LA TERRE DANS L’UNIVERS, LA VIE ET L’EVOLUTION DU VIVANT
THEME 1B : LA TECTONIQUE DES PLAQUES : L’HISTOIRE D'UN MODELE
ESSENTIEL 2
- La construction du modèle : des avancées techniques au service de la théorie  Connaissances
Faute de connaissance suffisante sur la structure et le fonctionnement de la planète Terre, la théorie de la dérive des
continents est abandonnée à la fin des années 1920. Dans les années 1950, de nouvelles données
océanographiques et sismiques vont relancer l'hypothèse d'une mobilité des continents.
En quoi les avancées techniques ont permis de préciser le modèle de tectonique des plaques ?
I.
L'hypothèse de l'expansion des fonds océaniques
Dans les années 1950, des campagnes océanographiques révèlent que trois structures principales caractérisent la
topographie des reliefs sous-marins :
- les marges continentales, constitué d'un plateau peu profond prolongé par un talus qui descend jusqu'aux
plaines abyssales, ou bordée d'une fosse océanique très profonde.
- les plaines abyssales vers 4000 à 5000 m de profondeur.
- les dorsales océaniques (chaîne de montagnes sous-marines de plus de 60 000 km de long).
Les mesures du flux géothermique montrent son inégale répartition à la surface de la terre et notamment sa valeur
élevée au niveau des dorsales.
Hess fait la synthèse des données scientifiques disponibles et formule l'hypothèse d'une expansion océanique :
sous l'action de courant de convection circulant dans le manteau terrestre, la croûte océanique se forme au niveau
des dorsales, s'en éloigne et finalement disparaît au niveau des fosses.
II.
L'apport du paléomagnétisme au niveau des dorsales océaniques
Le champ magnétique terrestre peut être fossilisé dans des roches comme basalte, qui enregistrent, au moment de
leur formation, les caractéristiques du champ.
La mise en évidence de bandes d'anomalies magnétiques symétriques par rapport à l'axe des dorsales océaniques,
corrélée avec le phénomène d'inversion des pôles magnétiques, est interprétée comme des marqueurs de
l'expansion océanique. Le plancher océanique est donc bien en expansion à la manière d'un double tapis roulant.
Le calendrier géologique des inversions paléomagnétiques étant connus, il devient possible de mesurer la vitesse
d'expansion de l'océan.
III.
L'apport des données sismiques au niveau des fosses océaniques
Au voisinage des fosses océaniques, les foyers des séismes se répartissent selon un plan incliné.
Les ondes sismiques se propagent plus vite le long de ce plan qu’en s’en écartant : il est donc constitué de matériaux
plus froids que ceux qui l’entourent.
Ce plan est donc interprété comme la trace du plongement de la lithosphère océanique dans le manteau. Ces
secteurs constituent des zones de subduction.
La lithosphère rigide apparaît donc mobile au-dessus de l’asthénosphère ductile, la limite entre ces deux enveloppes
correspondant à l'isotherme 1300°C.
IV.
Un premier modèle global : une lithosphère découpée en plaques rigides
À la fin des années 1960, la géométrie des failles transformantes permet de proposer un modèle global en plaques
rigides animées de rotation les unes par rapport aux autres pour décrire les mouvements lithosphériques : c'est le
modèle de la tectonique des plaques.
Les mouvements lithosphériques de divergences aux dorsales, de convergence dans les zones de subduction, et de
décrochement le long de failles transformantes, sont prises en compte dans ce modèle.
Une plaque lithosphérique est donc délimitée horizontalement par ces zones actives, et verticalement par la limite
lithosphère/asthénosphère.
Dans ce modèle les alignements volcaniques, situés en dehors des frontières de plaques, correspondent aux traces
du déplacement des plaques lithosphériques au-dessus de points chauds supposés fixes dans le manteau.
Termes importants :
Dorsale océanique : relief océanique allongé, de profondeur moyenne de 1500 m et dominant les plaines abyssales.
Expansion océanique : augmentation de surface d'une plaque à la suite d'un d'un phénomène d'accrétion océanique
qui crée de la lithosphère océanique au niveau d'une dorsale.
Faille transformante : frontière de deux plaques en coulissage l'une par rapport à l'autre.
Flux thermique : quantité de chaleur émise par le sol et par unité de surface.
Fosses océaniques : zone étroite et allongée ou la profondeur des fonds océaniques atteints son maximum (compris
entre 7000 et 11 000 m de profondeur).
Plaque lithosphérique : portion de la lithosphère rigide et peu déformable en mouvement au-dessus de
l’asthénosphère plus ductile.
Subduction : mouvement de convergence au cours duquel de la lithosphère, le plus souvent océanique, s'enfonce
sous une autre lithosphère.
 Capacités et attitudes
I
Recenser, extraire et organiser l’information utile :
- à partir de la lecture de cartes (topographiques, du flux géothermique)
DS
Pratiquer une démarche scientifique (observer, questionner, formuler une hypothèse, expérimenter,
raisonner avec rigueur, modéliser) pour :
- utiliser des données et des arguments pour valider le modèle de l’expansion des fonds océaniques.
- calculer une vitesse d’expansion des fonds océaniques (à partir des anomalies magnétiques et des
alignements volcaniques intra-plaques).
Ex
Manipuler et expérimenter :
- utiliser un modèle analogique pour expliquer le phénomène (convection dans le manteau, modélisation
des anomalies magnétiques sur le plancher océanique).
- utiliser les données du logiciel SISMOLOG pour visualiser la répartition des séismes au niveau des zones
de subduction.
C
Communiquer dans un langage scientifiquement approprié pour :
- représenter schématiquement le mouvement des plaques lithosphériques :
- au niveau d’une dorsale
- au niveau d’une fosse océanique
- au niveau des failles transformantes
- au-dessus d’un point chaud.
Comprendre la nature provisoire, en devenir, du savoir scientifique.
Percevoir le lien entre sciences et techniques.