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Programme SVT première série scientifique MARSEILLE Mercredi 25 mai 2011 Alain FARALLI IA-IPR SVT.

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1 Programme SVT première série scientifique MARSEILLE Mercredi 25 mai 2011 Alain FARALLI IA-IPR SVT

2 THÈME1-B. La tectonique des plaques : histoire dun modèle. Benoit Morazé

3 RÉALISER UNE FRISE HISTORIQUE

4 Les travaux de Gaston BACHELARD sur lhistoire des sciences soulignent que la marche des idées ne seffectue pas de manière régulière et ininterrompue. Ce nest pas une simple accumulation de découvertes et dinventions qui sadditionnent progressivement, mais une aventure faite de perpétuelles ruptures.

5 Une triple préoccupation Comprendre la marche des idées. Enrichir le premier modèle de structure du globe établi au collège. Mettre en place des activités pratiques des élèves.

6 La naissance de lidée

7 Les premières cartes géographiques mondiales 1507 Martin WALDSEEMÜLLER cartographe

8 Dès 1596 le cartographe hollandais Abraham ORTELIUS remarque le parallélisme frappant entre le tracé des côtes atlantiques africaines et sud-américaines et évoque lidée dune séparation via des tremblements de terre et des inondations.

9 De la Renaissance jusquau début du XXème siècle, plusieurs auteurs expliquent le rassemblement des continents, suggéré par le dessin particulier des côtes sur les deux rives de l'Atlantique, par le livre de la Genèse qui évoque, au moment de la création du monde, la formation à la surface de la Terre de deux unités distinctes : les eaux et le continent « que les eaux qui sont sous le ciel samassent en un seul et que le continent apparaisse » Une inspiration religieuse

10 1912 Les intuitions dAlfred WEGENER concernant la dérive des continents: une première phase centripète dans la marche des idées

11 Si le météorologue allemand Alfred Wegener ne fut pas le premier à proposer un déplacement des continents au cours du temps, il fut le premier à chercher à regrouper tous les arguments en faveur de cette théorie de la dérive des continents.

12 la distribution bimodale des altitudes s'oppose à la théorie de contraction thermique de la Terre de Edouard Suess pour expliquer les reliefs m m

13 1858 Antonio Snider-Pellegrini, géographe français 1860 Edouard Suess, géologue autrichien !

14 Au même moment (1914) proposent un modèle de structure du globe dont on peut dire, dans lensemble, quil reste aujourdhui pratiquement inaltéré. Harold Jeffreys Beno Gutenberg Inge Lehmann

15 Létude de la propagation des ondes sismiques révèle, quen dehors dun noyau externe liquide, la totalité du globe terrestre est solide. Concept SIAL-SIMA

16 Au nom dune rigueur scientifique sans faille, envisager alors quun milieu solide puisse se comporter comme un liquide est un non-sens physique. La théorie de la dérive des continents est rejetée par lensemble de la communauté scientifique de lépoque. Dérive des continents

17 Aucune hypothèse alternative nétant formulée, une phase centrifuge dans la marche des idées sinstaure. Lélaboration dune cartographie géologique du monde absorbe alors 9/10 e du potentiel intellectuel et financier des géologues du monde entier. Lesprit cartographique à des échelles de plus en plus régionales tourne le dos à toute vision globale: le détail appelle le détail ; le moyen est devenu une fin en soi... Un peu comme la réalisation du dessin dobservation dans notre enseignement !

18 Le rôle de la Seconde Guerre Mondiale dans la naissance de la tectonique des plaques a été primordial. mettent en évidence la topographie des fonds océaniques (1956) par échosondage. Marie TharpBruce Heezen Maurice Ewing

19 De la chaleur est libérée par la désintégration des éléments radioactifs découverte par Marie CURIE au début du XXe siècle. Les mesures de flux thermique océanique à laide dun appareil inventé par Edward BULLARD et débutées en 1954 révèleront de fortes anomalies positives à laxe des dorsales.

20 Une mise en relation explicative entre la bathymétrie des océans avec existence de dorsales et de fosses océaniques les anomalies dans les valeurs du flux océanique thermique à leur niveau. et des anomalies de pesanteur relevées lors de ses nombreuses plongées, est établie par Harry Hammond HESS en 1960.

21 H.H. Hess ne fait que réactiver l'idée de lécossais Arthur HOLMES, émise dès 1929 que l'intérieur de la Terre soit un milieu convectif.

22 Holmes Ceci est le schéma original de Holmes. (A) Holmes propose que l'existence de courants de convection dans le manteau, sous un grand bloc continental (comme la Pangée, par exemple), crée dans la croûte continentale des forces de tension. Ces forces de tension vont contribuer à fracturer la croûte continentale, avec, dans les fractures ouvertes, des venues de magma provenant du manteau. (B) La cristallisation de ce magma va créer de la croûte océanique composée de basalte. Toujours sous l'influence de la convection, la nouvelle croûte océanique va elle aussi se fracturer et être infiltrée par le magma

23 Robert DIETZ introduit le concept dexpansion des fonds océaniques H.H. HESS et R. DIETZ remobilisent lidée dune dérive des continents de Wegener sans obtenir comme lui ladhésion de la communauté scientifique.

24 Le paléomagnétisme des roches 1952 Patrick BLACKETT met au point un instrument pour mesurer le champ magnétique.

25 Avec son assistant Keith RUNCORN et Ted IRVING, ils déterminent la direction des paléopôles de roches dâges différents et sur différents continents. Ils remobilisent lidée dune dérive des continents de Wegener sans obtenir eux aussi ladhésion de la communauté scientifique. 1959

26 Le fait décisif : les mesures du magnétisme au niveau des océans aboutissent à la découverte sur le plancher océanique de bandes danomalies magnétiques symétriques par rapport à laxe des dorsales. Deuxième phase centripète dans la marche des idées.

27 Lawrence MORLEY Drummond MATTHEWS – Fred VINE Bernard BRUHNES découvre en 1901 lexistence dinversions du pôle magnétique Une mise en relation explicative irréfutable lidée dexpansion des fonds océaniques.

28 Désormais lensemble des recherches est axé à renforcer cette idée mobiliste et sinscrit dans une étape de conséquences vérifiables; Si cela est vrai, alors…

29 Il doit exister une zone de découplage. Lanalyse des enregistrements avec des ordinateurs de plus en plus performants de la propagation des ondes de surface (Rayleigh et Love) par Don Lynn ANDERSON, élève de Béno GUTENBERG qui en avait lui-même déjà subodoré lexistence dès Inge LEHMANN place cette zone la LVZ entre 135 et 200 km de profondeur.

30 Linterprétation de la répartition des foyers sismiques au niveau des fosses océaniques. Kiyoo WADATI 1930 Hugo BENIOFF 1955

31 Ils définissent les notions de lithosphère et dasthénosphère et montrent quau niveau des fosses océaniques la lithosphère senfonce dans le manteau.

32 Linterprétation de la répartition des foyers sismiques au niveau des dorsales océaniques et des failles transformantes. Tuzo WILSON Fred VINE Lynn SYKES

33 La surface du globe est constituée de calottes sphériques rigides appelées plaques dont les mouvements latéraux peuvent être décrits par les règles mathématiques, définies par L.EULER. Les failles transformantes sont situées sur des petits cercles concentriques dont le centre n'est pas le centre du globe mais celui de l'axe de rotation de la plaque (pôle eulérien). (1967) tectoglob William Jason MORGAN Dan Mc KENZIE Xavier LE PICHON

34 1968, le terme de tectonique des plaques est défini dans une synthèse contribuant à établir une logique entre les faits géophysiques (magnétisme et sismologie) sur des bases mathématiques (géométrie eulérienne) par: Bryan ISACKSJack OLIVER Lynn SYKES

35 Le modèle devient un fait vérifiable par mesures directes Programmes de forages sous-marins J.O.I.D.E.S (274 forages de 1968 à1973)

36 Le GPS fonctionne grâce au calcul de la distance qui sépare un récepteur GPS et plusieurs satellites (une constellation de 31 satellites Navstar) Mesures à laide du Global Positioning System

37 Désormais le modèle senrichit des faits qui ne sintègrent pas à priori avec le modèle initial. 40Ma Volcanisme intraplaque et points chauds (MORGAN 1972 ) : localisation de quatre volcans actuellement actifs et de quatre alignements de guyots et dîlots volcaniques éteints.

38 38 Les Acquis de Quatrième

39 Un modèle en théorie déjà connu! Programme de Quatrième La partie externe de la Terre est formée de plaques lithosphériques rigides reposant sur l'asthénosphère qui lest moins. La répartition des séismes et des manifestations volcaniques permet de délimiter une douzaine de plaques. Les plaques sont mobiles les unes par rapport aux autres et leurs mouvements transforment la surface du globe. À raison de quelques centimètres par an, les plaques sécartent et se forment dans l'axe des dorsales. Elles se rapprochent et s'enfouissent au niveau des fosses océaniques. La collision des continents engendre des déformations et aboutit à la formation de chaînes de montagnes.

40 Plaque 1 La partie externe de la Terre est formée de plaques lithosphériques rigides reposant sur l'asthénosphère qui lest moins. Plaque 2 Profondeur

41 La répartition des séismes et des manifestations volcaniques permet de délimiter une douzaine de plaques lithosphériques.

42 Plaques Lithosphère découpée en plaques Mouvements et conséquences Répartition des Séismes Répartition des Volcans Réseau notionnel simplifié du Programme de 4 ème Lithosphère Asthénosphère Délimitation Collision au niveau des chaînes de montagnes Subduction au niveau des fosses océaniques Accrétion au niveau des dorsales Tectonique globale

43 Des mises en activité pratique des élèves envisageables Des observations à différentes échelles, de léchantillon macroscopique à la lame mince, des roches des croûtes océanique et continentale et du manteau.

44 Des mesures à laide de dispositifs ExAO Un PC avec une carte son possédant une entrée en ligne (Line in). L'utilisation de la carte son permet d'obtenir des vitesses d'échantillonnage importantes et de réaliser des enregistrements Un logiciel de traitement du son. Des capteurs piézométriques placés dans des boîtiers munis de mousse pour les plaquer au substratum et obtenir des enregistrement de meilleure qualité. Des rallonges et adaptateurs pour connecter les capteurs piézométriques à l'entrée de la carte son.

45 Des modélisations analogiques Concevoir une modélisation analogique et réaliser des mesures à laide de dispositifs dexpérimentation assistée par ordinateur de propagation dondes à travers des matériaux de nature pétrographique différente Notion de croûtes continentale et océanique Notion de manteau supérieur péridotitique Concevoir une modélisation analogique et réaliser des mesures à laide de dispositifs dexpérimentation assistée par ordinateur de propagation dondes à travers un même matériau mais à des températures différentes. Notion de lithosphère et asthénosphère

46 Des modélisations analogiques Propagation de rais lumineux à travers des milieux dindice de réfraction différent Structure interne du globe Changement de phase en relation avec une dépressurisation Notion de fusion partielle Notion de magnétisme rémanent Mise en évidence du point de Curie Âges des sédiments et expansion océanique Etc.

47 Des modélisations numériques Simuler la propagation des ondes sismiques à l'intérieur du globe sur la base des observations sismologiques : logiciels sismolog, onde P. Simuler la fusion partielle ou de la cristallisation des roches : logiciel MAGMA Comprendre comment les failles transformantes correspondent à des petits cercles centrés sur laxe eulérien et permettent ainsi den déterminer la position : logiciel Tectoglob Utiliser des données GPS pour construire les vecteurs de déplacements des plaques lithosphériques : logiciel Educarte Etc.

48 Tectonique des plaques et ressource locale Nature de la ressource localisation Contexte structural de formation dans le cadre général de la tectonique des plaques Bauxites et ocres Altération tropicale et position de la Provence au Crétacé. Bombement durancien-doming dans le cadre du rifting pyrénéo-provençal en liaison avec louverture océanique du Golfe de Gascogne et la rotation du bloc ibérique. « Pierre du Midi » Transgression miocène post-rifting oligocène et ouverture du bassin océanique nord-occidental de la Méditerranée en relation avec la rotation de la microplaque Corso-Sarde. « Pierre de Provence » Calcaire urgonien dépôt de marge passive de locéan alpin Craie dOrgonPlan dOrgonCalcaire urgonien dépôt de marge passive de locéan alpin

49 Nature de la ressource localisation Contexte structural de formation dans le cadre général de la tectonique des plaques Argilites rouges de Saint Henri et Saint André Marseille Les Milles Apt Dépôt syn-rifting oligocène Argiles smectiquesMormoiron-Apt Dépôt lacustre éocène Marnes bleues La Malle Cassis Dépôts jurassiques ou aptiens de marge passive de locéan alpin Gypse RoquevaireDépôt syn-rifting triasique Gypse Mazan (Vaucluse) Dépôt syn-rifting oligocène Lignite Gardanne- Fuveau- Gréasque Dépôt Crétacé supérieur (Fuvélien) Lien avec les conditions climatiques tropicales et le positionnement de la Provence au Crétacé. Tectonique des plaques et ressource locale


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