Enseigner en première

Lycée

1^ère S

Programme

Données 3D disponibles/
Activités proposées

Thème 1 - B  La tectonique des plaques : l’histoire d’un modèle

La naissance de l’idée

Au début du XX^ème siècle, les premières idées évoquant la mobilité horizontale s’appuient sur quelques constatations :
- la distribution bimodale des altitudes (continents/océans) ;
- les tracés des côtes ;

- la distribution géographique des paléoclimats et de certains fossiles.
Ces idées se heurtent au constat d’un état solide de la quasi-totalité du globe terrestre établi, à la même époque, par les études sismiques. L’idée de mobilité horizontale est rejetée par l’ensemble de la communauté scientifique.

Application "Dérive des continents"

Les arguments de Wegener

L’interprétation actuelle des différences d’altitude moyennes entre les continents et les océans

La différence d’altitude observée entre continents et océans reflète un contraste géologique.

Les études sismiques et pétrographiques permettent de caractériser et de limiter deux grands types de croûtes terrestres : une croûte océanique essentiellement formée de basalte et de gabbro et une croûte continentale constituée entre autres de granite.

La croûte repose sur le manteau, constitué de péridotite.

Application "Ondes sismiques"

Vidéo "De l'atome à la roche"

L’hypothèse d’une expansion océanique et sa confrontation à des constats nouveaux

Au début des années 1960, les découvertes de la topographie océanique et des variations du flux thermique permettent d’imaginer une expansion océanique par accrétion de matériau remontant à l’axe des dorsales, conséquence d’une convection profonde.

La mise en évidence de bandes d’anomalies magnétiques symétriques par rapport à l’axe des dorsales océaniques, corrélables avec les phénomènes d’inversion des pôles magnétiques (connus depuis le début du siècle), permet d’éprouver cette hypothèse et de calculer des vitesses d’expansion.

Application "De la dérive des continents à la tectonique des plaques "

Estimer l'âge d'ouverture de l'océan Atlantique Sud

Le concept de lithosphère et d’asthénosphère

Au voisinage des fosses océaniques, la distribution spatiale des foyers des séismes en fonction de leur profondeur s’établit selon un plan incliné.

Les différences de vitesse des ondes sismiques qui se propagent le long de ce plan, par rapport à celles qui s’en écartent, permettent de distinguer : la lithosphère de l’asthénosphère.
L’interprétation de ces données sismiques permet ainsi de montrer que la lithosphère s’enfonce dans le manteau au niveau des fosses dites de subduction.

La limite inférieure de la lithosphère correspond généralement à l’isotherme 1300° C.

Un premier modèle global : une lithosphère découpée en plaques rigides

À la fin des années soixante, la géométrie des failles transformantes océaniques permet de proposer un modèle en plaques rigides. Des travaux complémentaires parachèvent l’établissement de la théorie de la tectonique des plaques en montrant que les mouvements divergents (dorsales), décrochants (failles transformantes) et convergents (zones de subduction) sont cohérents avec ce modèle géométrique.
Des alignements volcaniques, situés en domaine océanique ou continental, dont la position ne correspond pas à des frontières de plaques, sont la trace du déplacement de plaques lithosphériques au-dessus d’un point chaud fixe, en première approximation, dans le manteau.

Application "De la dérive des continents à la tectonique des plaques "

Estimer l'âge d'ouverture de l'océan Atlantique Sud

Le renforcement du modèle par son efficacité prédictive

Le modèle prévoit que la croûte océanique est d’autant plus vieille qu’on s’éloigne de la dorsale. Les âges des sédiments en contact avec le plancher océanique (programme de forage sous-marins JOIDES) confirment cette prédiction et les vitesses prévues par le modèle de la tectonique des plaques.
Le modèle prévoit des vitesses de déplacements des plaques (d’après le paléomagnétisme et les alignements de volcans intraplaques). Avec l’utilisation des techniques de positionnement par satellites (GPS), à la fin du XX^ème siècle, les mouvements des plaques deviennent directement observables et leurs vitesses sont confirmées.

Application "De la dérive des continents à la tectonique des plaques "

Estimer l'âge d'ouverture de l'océan Atlantique Sud

L’évolution du modèle : le renouvellement de la lithosphère océanique

En permanence, de la lithosphère océanique est détruite dans les zones de subduction et produite dans les dorsales.
La divergence des plaques de part et d’autre de la dorsale permet la mise en place d’une lithosphère nouvelle à partir de matériaux d’origine mantélique.

Dans les zones de subduction, les matériaux de la vieille lithosphère océanique s’incorporent au manteau.
Objectifs et mots clés. Il s’agit de construire une représentation graphique synthétique du modèle global et de fournir aux élèves les données essentielles sur le fonctionnement d’une dorsale type.

Thème 2 - A   Tectonique des plaques et géologie appliquée

Tectonique des plaques et recherche d’hydrocarbures

Le modèle de la tectonique des plaques constitue un cadre intellectuel utile pour rechercher des gisements pétroliers.
À partir de l’étude d’un exemple on montre que la tectonique globale peut rendre compte :

- d’un positionnement géographique du bassin favorable au dépôt d’une matière organique abondante et à sa conservation ;
- d’une tectonique en cours de dépôt (subsidence) et après le dépôt qui permettent l’enfouissement et la transformation de la matière organique puis la mise en place du gisement.
La rare coïncidence de toutes ces conditions nécessaires explique la rareté des gisements dans l’espace et le temps.