A3/ LA TECTONIQUE DES PLAQUES

 Le cours : A3/ LA TECTONIQUE DES PLAQUES

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I /La Terre est découpée en plaques .Que nous apprennent les séismes et les volcans ?

1/ en surface

En comparant les cartes réalisées pour les volcans et les séismes, nous voyons que la surface du globe est morcelée en vastes zones stables, les plaques.

-Voir le lien Animation séismes volcanisme plaques

 Les limites des plaques correspondent à des zones très actives, les frontières des plaques (dorsales, fosses …).

 2/ Quelle est la structure en profondeur ?

L’intérieur de la Terre est  constitué  de couches superposées, qui se distinguent par leur état solide, liquide…

  Comment le  savons-nous ?.

Les sismologues Mohorovicic (en 1909), Gutenberg(en 1912) et Lehmann (en 1936) ont réussi à déterminer l’état et la densité des couches par l’étude du comportement des  ondes sismiques lors des tremblements de Terre (La vitesse de propagation des ondes sismiques est différente selon la densité de la matière).

La variation de la vitesse des ondes sismiques permet donc  de distinguer les différentes couches terrestres, en particulier  la lithosphère rigide et l’asthénosphère qui l’est moins.

-Voir le lien  Ondes sismiques et structure de la terre

Source

La croûte et le manteau supérieur forment un ensemble rigide : la lithosphère (plaque tectonique).

En dessous, l’asthénosphère est une partie du manteau moins rigide

3/ Quelles roches ?

La croûte est constituée en grande partie de granite dans les aires continentales et de basalte dans les aires océaniques.

 Le manteau est composé de péridotite.

Péridotite Source ac-Besançon

 II / Les plaques sont animées de mouvements qui transforment la lithosphère.

  1/ Un peu d’histoire

-En 1912, Alfred WEGENER, physicien et météorologue, expose pour la première fois à la communauté scientifique sa théorie sur « la  dérive des continents ». Voir le dossier http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s1/derive.html

NB : Vidéo en classe « La tectonique des plaques »

     – Et Aujourd’hui ?

 La théorie de la tectonique des plaques, admise par la communauté scientifique, est considérée comme l’une des plus grandes théories conçues par l’homme au XXème siècle.

.Elle explique les tremblements de terre, les volcans, la déformation de la croûte terrestre et la formation des grandes chaînes de montagnes.

 Liens

Les mouvements des plaques

Animation rift et dorsale

 2/ les mouvements des plaques

a/ Les plaques s’écartent ou se rapprochent à des vitesses de l’ordre du cm/an.

  Les plaques s’écartent au niveau des dorsales

Schéma d’une  dorsale (Svt ac-dijon)

 Les volcans basaltiques sous-marins sont associés aux dorsales océaniques.

Laves en  coussins au niveau d’une dorsale(le poids de l’eau empêche la montée du magma vers la surface) source

 Au niveau des dorsales océaniques, l’activité magmatique crée des sources hydrothermales chaudes,telles ce « fumeur noir »

Source : http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=3877

Les dorsales ne correspondent pas à des remontées de manteau s’enracinant profondément, mais à des remontées superficielles, initiées par le déplacement des lithosphères, simplement pour compenser leur écartement relatif. Elles ne participent pas (ou peu) à la mise en mouvement des plaques.

Les plaques  se rapprochent et s’enfouissent au niveau des fosses océaniques :

On parle alors de subduction (Vient du Latin, “ sub ” signifiant “ dessous ” et “ ducere ” « conduire »).

Schéma d’une subduction (Svt ac-dijon) 

 

 

Observation d’une fosse océanique à une limite de plaque : Chaîne des Andes (Subduction) Source http://sig-en-svt.ovh.org/presentation_sig-en-svt.htm

Les subductions correspondent à des plongements très profonds de la lithosphère ; elles mettent en mouvement les plaques lithosphériques (au moins les plaques rapides).

 Voir les animations :

La naissance d’une dorsale et d’un rift (lien)

Subduction (lien)

 – Le fonctionnement d’une dorsale, l’accrétion (lien)

-b/ L’affrontement des plaques engendre des déformations de la lithosphère et aboutit à la formation de chaînes de montagnes.

Exemple: voir l’animation :la  formation de Himalaya 

L’himalaya est le résultat de la collision de la plaque indienne et de la plaque eurasienne .

formation de l’ Himalaya

La lithosphère océanique qui séparait l’inde et l’Asie a été absorbée par une subduction, l’océan s’est fermé ; lorsque les deux lithosphères continentales se sont affrontées , l’inde a embouti le continent asiatique l’Himalaya s’est formé .

Chaîne de montagne à une limite de plaque : Himalaya (Collision)Source http://sig-en-svt.ovh.org/presentation_sig-en-svt.htm

c/ Le mouvement des plaques lithosphériques sur l’asthénosphère assure le déplacement des continents, l’ouverture et la fermeture des océans.

Formation d’un océan (http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s3/formation.ocean.html)

Observation d’un jeune océan à une limite de plaque (Mer Rouge)

Source

Les Alpes telles qu’on les connaît actuellement résultent  de l’ouverture, puis de la fermeture d’un océan :

Elles proviennent d’un ancien océan, Thétys.

Lorsque le continent africain s’est rapproché de l’Europe, le plancher océanique, plus dense, s’est enfoncé dans le manteau. La collision a créé une chaîne de montagne : les alpes. 

En s’enfonçant, le plancher a laissé quelques  roches caractéristiques en surface.

Au sommet des Alpes, dans le massif du Chenaillet  on peut observer des  laves en forme d’oreillers typiques des fonds marins.

Schéma bilan de la tectonique des plaques :

Source ac-Nantes

Bilan

La partie externe de la Terre est formée de plaques lithosphériques rigides qui reposent sur l’asthénosphère moins rigide .

 Ces plaques se déplacent:

– 1 / elles s’écartent au niveau des dorsales océaniques où se forme le plancher océanique basaltique ( zone de divergence ).

-2 /  elles se rapprochent dans les zones de convergence:

  – La plaque la plus lourde (portant l’océan )  s’enfonce dans l’asthénosphère ( subduction ) au niveau des fosses océaniques .

  – Lorsque deux plaques s’affrontent ( collision ) des chaines de montagnes se forment .

Conclusion

Les subductions correspondent à des plongements très profonds de la lithosphère ; elles mettent en mouvement les plaques lithosphériques (au moins les plaques rapides).

Les dorsales ne correspondent pas à des remontées de manteau s’enracinant profondément, mais à des remontées superficielles, initiées par le déplacement des lithosphères, simplement pour compenser leur écartement relatif.

Les dorsales ne participent pas (ou peu) à la mise en mouvement des plaques

 Droits réservés - © 2010 S. Labrosse, P. Thomas

Droits réservés – © 2010 S. Labrosse, P. Thomas

 Pour approfondir …

faire-le-point-sur-la-tectonique-des-plaques-document-pour-les-professeurs

Marcher sur le plancher océanique; ophiolites, obduction

– Voir le dossier complet sur la théorie de la tectonique des plaques  http://www.insu.cnrs.fr/a2667,comment-bougent-continents.html

– Quelques pages du CNRS (centre national de recherche scientifique)

Les deux types de subduction (lien)

Subduction et volcans (lien)

Subduction et séismes‘lien)

Un océan né et à naitre (lien)

– L’Islande sur la dorsale médio-atlantique (lien)

– Voir le lien site planet-terre

Tectonique des plaques et dérive des continents :

http://lewebpedagogique.com/arnaud/2013/06/28/svt-4-derive-des-continents-et-tectonique-des-plaques/

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Une nouvelle île est née dans le sud de la mer Rouge

Le 19 Décembre 2011, quelques pêcheurs sur la mer Rouge ont précisé avoir vu une éruption sur l’île de Saba ….

« Le même jour, le Ozone Monitoring Instrument (OMI) sur les satellites Aura de la NASA a enregistré une hausse du niveau dioxyde de soufre (SO ?) au-dessus du sud de la mer Rouge.

Le lendemain (20 Décembre), le spectroradiomètre à résolution modérée sur le satellite EOS a détecté un panache volcanique provenant d’une éruption sous-marine à environ 1,5 km au sud de l’île Haycock, ou 12 km au nord-est du Jebel Zubair. 

C’est la première éruption de l’archipel de Zubair, au moins depuis 1846. » source http://sciencythoughts.blogspot.com/2011/12/eruption-in-zubair-archiapelago-in.html

Voici deux images de la NASA montrant la naissance de cette île /Source http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=76801 :

vue du 23 Décembre 2011

vue du 24 Octobre 2007

Pourquoi cette activité volcanique?

C’est une des  conséquences de la divergence entre deux plaques : la plaque Arabique et la plaque Africaine.

source:http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s1/1.22.jpg

schéma simplifié du rift africain /source wikipédia auteur Sémhur

La séparation entre ces deux plaques tectoniques va faire remonter du magma qui peut alors se retrouver en surface.

La formation de la Mer Rouge:   

La complémentarité des côtes de la mer Rouge montre qu’elle résulte d’une ouverture progressive entre l’Afrique et l’Arabie. Les fonds de la mer Rouge sont constitués d’une croûte océanique qui se met en place depuis 20 millions d’années à partir d’une dorsale située dans sa région axiale

source ici

Voir le diaporama ici oceanis

Voir l’animation / naissance d’une dorsale, sédimentation et paléomagnétisme associés.

Voir le cours  sur la tectonique des plaques ici

 

Le Mont St Helens 30 ans après…

LE MONT ST HELENS (nord ouest des U S A) est entré en éruption une
vingtaine de fois en 4500 ans.


L’éruption de 1980 est  l’une des plus violentes depuis un siècle et demi :

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– Avant le 18 mai :
– reprise de l’activité sismique
– petites explosions de vapeurs et de cendres
– Le 18 mai 1980 : période brutale et intense.
– 8h32 :
Le flanc nord s’effondre.
Une gigantesque explosion fait sauter la partie supérieure du volcan.
Une nuée ardente formée de cendres, de blocs et de gaz (vapeur d’eau) à la
température de 300°C dévale la pente du flanc nord à plus de 300km/h et dévaste la zone
forestière.
– 9 h :
Une colonne de cendres et de gaz s’élève dans le ciel …
La première coulée de boue, formée de cendres et de fins débris d’eau, se déverse vers
le nord ouest en empruntant une vallée ; .elle a la consistance du ciment humide.
S’échappe ensuite du cratère une nuée, à la consistance mousseuse : gaz brûlants (300
à 400°C), cendres, lave bulleuse gris clair.
.Plus tard, des dômes de lave visqueuse apparurent successivement dans le cratère en juin,
août et octobre. Le dôme de juin disparut dans l’atmosphère sous forme de cendres (colonne
de1400m) le 22 juillet.

carte de retombée des cendres en 1980
L’éruption aura dévasté une zone de 600 km² et détruit 40000 hectares de forêts…

Le Mont Saint Helens  aura perdu 400 mètres de haut( de 2.950 mètres à 2.550 mètres).

Source des images http://vulcan.wr.usgs.gov/Volcanoes/MSH/

Une autre éruption a commencé en  Septembre 2004 après près de deux décennies d’accalmie:

le dôme a grandi jusqu’à  fin Janvier 2008

Le Mont st Helens en 2004

Et aujourd’hui?

La nature reprend son travail ….La végétation revient peu à peu ...

Les  satellites « Landsat »  ont suivi année après année la façon dont l’environnement du volcan se remettait du désastre. Sur le film ci-dessous, les zones en rouge (puis en vert) représentent la végétation.

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Des volcans endormis pourraient se réveiller plus vite que prévu.


Certains volcans endormis pourraient être plus dangereux…..ils pourraient se réveiller bien avant les prévisions des scientifiques…

Jusqu’à présent, on pensait que la chambre magmatique refroidie d’un volcan mettait des siècles à se réactiver par des apports de nouveau magma.

Un modèle théorique contredit cette hypothèse :Le travail d’ Alain Burgisser, chercheur du CNRS d’Orléans et de George W. Bergantz, un  chercheur américain de seattle contredit cette hypothèse.

Ils ont élaboré un modèle théorique et l’on testé sur deux éruptions majeures.

Le réservoir magmatique peut se réveiller en quelques mois seulement.

Qu’est ce qu’un réservoir magmatique ?


C’est un réceptacle rempli de magma (roche fondue) qui alimente le volcan. Lorsque le volcan n’est pas en éruption, le magma se refroidit et devient plus visqueux. Jusqu’à présent, on pensait que des apports de magma nouveau,venu des profondeurs le fluidifiait par contact thermique ….Il fallait donc très longtemps  pour réchauffer la grande quantité de magma (plusieurs km3) de la chambre…des milliers d’années ,pensait on.

Qu’en est il aujourd’hui ?

Selon ces chercheurs, voilà les changements:

– apport de nouveau magma( en rouge) :


fusion du magma en bas de la chambre et ascension : le magma situé en bas de la chambre(en vert) se réchauffe, devient plus léger et remonte donc par convection( voir ici )


tout le magma de la chambre est donc obligé de se mélanger :

ce phénomène de réchauffement  est 100 fois plus rapide que les anciennes prévisions….selon la taille de la chambre magmatique des volcans, le réveil pourrait donc se faire plus rapidement.


« Les deux chercheurs ont vérifié la validité de leur modèle … Par exemple, pour le Pinatubo, le modèle mathématique a prédit que 20 à 80 jours suffisaient pour remobiliser la chambre sous-jacente, alors que la théorie classique envisageait, elle, 500 ans. Dans la réalité, deux mois avaient séparé les tremblements de terre de l’explosion de ce volcan ». ….. source CNRS INSU

Le Pinatoubo

source:http://vulcan.wr.usgs.gov/Volcanoes/Philippines/Pinatubo/images.html

situation du volcan de Monserrat:http://www.terredavenir.org/Activite-volcanique-Antilles-le-volcan-de-Montserrat-en-eruption_a728.html

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Ces recherches sont prometteuses ….on pourra peut être prévoir  le réveil de certains volcans très dangereux.

Affaire à suivre….

Sources :

http://www.insu.cnrs.fr/a3724,chambres-magmatiques-plus-promptes-se-reveiller-que-prevu.html

http://www.nature.com/nature/journal/v471/n7337/full/nature09799.html