La tectonique des plaques, histoire d’un modèle
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Problème: Quels sont les arguments qui ont permis de construire l’idée de mobilité des continents?
I. La théorie controversée de la dérive des continents
TD1 : Débat scientifique : la théorie de Wegener
1. Les arguments utilisés par Wegener
Animation edumedia concernant les indices pris en compte par Wegener
L’idée d’une mobilité horizontale des continents s’appuie sur quelques constatations :
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- le parallélisme du tracé des côtes (déjà évoqué par Bacon au XVII°s)
- la distribution bimodale des altitudes (continents/océans) (déjà remarquée par Suess, fin XIX°s)
- la distribution géographique des traces de fonte d’anciens glaciers et de certains fossiles. (remarquée par Wegener, début XX°s)
Pour Wegener, la prédominance de deux altitudes principales à la surface de la Terre suggère un contraste continents-océans : les continents seraient composés d’un matériau léger (SIAL) et le fond des océans d’un matériau dense (SIMA) sur lequel flotterait le SIAL.
- SiAl : roches riches en Silicates et Aluminium, peu denses
- SiMa : roches riches en Silicates et Magnésium, plus denses
Vision de l’origine des océans selon les modèles fixistes et le modèle mobiliste
D’après Wegener, les déplacements horizontaux des continents pourraient être dus à l’action constante de forces dirigées vers l’équateur (force des marées, force d’Eotvös).
En 1912, il émet la théorie de la dérive des continents.
Forces pouvant être à l’origine du déplacement des continents selon Wegener
2. Une idée réfutée par la communauté scientifique
Divers arguments sont mis en avant par la communauté scientifique pour réfuter la théorie de la dérive des continents.
- Arguments liés à la structure du globe :
- l’étude sismique met en évidence un état solide du manteau terrestre (idées défendues par Jeffreys et Gutenberg)
On estime que les déplacements ne peuvent se produire que dans des milieux suffisamment ductiles (déformables et mous).
C’est une critique majeure contre l’idée de mobilité des continents
- Arguments relatifs aux mécanismes permettant la mobilité :
Diverses forces sont proposées comme susceptibles de mettre les continents en mouvements :
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- la force d’Eötvös liée à la gravité et à la rotation de la terre.
- les forces des marées
- des courants de convection profonds dans la couche de SIMA (idée défendue par Holmes)
Aucune hypothèse n’aboutit à un modèle physique acceptable, aucune preuve ne peut être apportée.
L’idée de mobilité horizontale est donc rejetée par l’ensemble de la communauté scientifique.
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Problème: Comment les idées sur la structure du globe ont-elles évolué au XXème siècle?
TP2. Etude des ondes sismiques et modélisation de la structure du globe
II. L’étude des ondes sismiques et la connaissance de la structure interne du globe
1. L’étude des ondes sismiques
Il existe différents types d’ondes sismiques:
- deux types d’ondes de profondeur
- ondes P (premières) : ondes longitudinales ou de compression-dilatation se propageant dans les solides et les liquides
- ondes S (secondes) transversales ou de cisaillement, ne se propageant pas dans les liquides
- deux types d’ondes de surface qui ne se propagent que dans des milieux solides.
- ondes L, plus lentes, ondes de surface uniquement
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2. Mise en évidence des principales enveloppes
Une surface de discontinuité est l’interface entre 2 milieux. Les discontinuités peuvent être de nature chimique et/ou physique.
Les ondes sont réfractées en changeant de milieu et réfléchies en restant dans le même milieu.
Déviation des rayons au niveau d’une surface de discontinuité entre 2 milieux
Grâce à l’étude de la propagation des ondes à travers le globe, deux discontinuités ont été mises en évidence:
- La discontinuité de Gutenberg séparant le manteau du noyau: les ondes S, stoppées à 2900 km de profondeur, indiquent qu’au-delà, le milieu est liquide (noyau).
- Le Moho (Discontinuité de Mohorovi?i?) séparant la croûte du manteau: une surface de discontinuité est présente à 7-12 km sous les océans et 30-40 km de profondeur sous les continents.
Représentation des différentes couches du globe à partir de l’interprétation des variations de la vitesse des ondes sismiques en profondeur
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Problème: Que nous apprend l’étude des roches de la croûte et du manteau ?
TP 3 : Etude des roches et connaissance des couches terrestres
III. La connaissance des roches et l’interprétation actuelle du SIAL et du SIMA
Les roches de la croûte continentale sont diverses, mais le Granite est dominant
Granite :
- Roche plutonique grenue et peu dense (d= 2,7)
- Riche en Quartz (Si), Feldspaths et micas (Biotite)
d’après Manuel Bordas SVT 1re S
La croûte océanique est constituée de basaltes surmontant des gabbros.
Basalte :
- Roche volcanique microlithique plus dense (d= 2,9)
- Verre noyant des microcristaux en forme de baguettes (Feldspaths Plagioclases et Pyroxène) + gros cristaux (phénocristaux) d’Olivine et Pyroxène
d’après Manuel Bordas SVT 1re S
Gabbro : Roche plutonique grenue et dense (d= 3) de même composition que le Basalte
d’après Manuel Bordas SVT 1re S
Des roches sédimentaires recouvrent souvent croûtes océanique et continentale.
Les roches du manteau sont essentiellement de la péridotite:
- roche grenue dense (d= 3,2)
- essentiellement formée d’olivine et de pyroxène, riche en Mg, Si et Fe
d’après Manuel Bordas SVT 1re S
