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Depuis 1968 le modèle a été vérifié et affiné. THEME I – B LA TECTONIQUE DES PLAQUES : LHISTOIRE DUN MODELE.

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1 Depuis 1968 le modèle a été vérifié et affiné. THEME I – B LA TECTONIQUE DES PLAQUES : LHISTOIRE DUN MODELE

2 Des données nouvelles ont permis daffiner la structure de la Terre.

3 CHAPITRE 7 : LE MODÈLE ACTUEL DE LA TECTONIQUE DES PLAQUES

4 I / LE DECOUPAGE EN PLAQUES

5 Un recensement précis des épicentres a permis de préciser les limites des plaques lithosphériques.

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8 Le modèle actuel comprend 12 grandes plaques et quelques petites.

9 II / LES DONNEES GPS ET LE MOUVEMENT DES PLAQUES LITHOSPHERIQUES

10 La position dun point à la surface de la Terre est déterminée par sa longitude et sa latitude.

11 La longitude correspond à la mesure de langle formé par le point, le centre de la Terre et le méridien de Greenwich

12 La latitude correspond à la mesure de langle formé par le point, le centre de la Terre et lEquateur au niveau du méridien du point.

13 La position dun point à la surface de la Terre peut être déterminée à laide dun GPS

14 Coordonnées de Bidart (Pays basque)

15 Le GPS (géopositionnement par satellite) utilise un réseau de satellites permettant de déterminer les coordonnées de la station réceptrice.

16 Satellite Station

17 Signal envoyé par le satellite Signal reçu Un deuxième signal indique le moment où le signal est émis ce qui permet de calculer le temps de parcours et donc la distance entre la station et le satellite.

18 Puis la position de la station réceptrice est déterminée par triangulation.

19 Utilisation de données GPS

20 Le site de la NASA donne les mesures effectuées. ftp://sideshow.jpl.nasa.gov/pub/usrs/mbh/point/

21 Date Variation en longitude Incertitude de la mesure

22 Traitement de ces données brutes dans un tableur (notamment changement des «.» en «,» et éventuellement suppression des colonnes inutiles.

23 A laide du tableur construction du graphique et affichage de la courbe de tendance de la forme y = ax + b

24 A quoi correspond a ?

25 a correspond à la vitesse de déplacement du point étudié. En longitude le déplacement est vers lEst si a est positif et vers lOuest si a est négatif. En latitude le déplacement est vers le Nord si a est positif et vers le Sud si a est négatif.

26 Ouest Est Nord Sud

27 Cela permet de déterminer le déplacement des différentes plaques et de confirmer ainsi le modèle de la tectonique des plaques qui prévoit leur déplacement.

28 Exemple : lIslande est une île traversée par une limite de plaque.

29 Deux stations GPS ont été installées à Reykjavk et à Höfn

30 Etudions les résultats obtenus à la station de Höfn.

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32 Interpréter ces résultats et précisez le mouvement observé à la station de Höfn

33 Cette station sest déplacée vers lEst de 13,4 mm/a et vers le Nord de 14,9 mm/a.

34 Résultats obtenus pour la station de Reykjavik.

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36 La station de Reykjavik sest déplacée vers lOuest de 9,5 mm/a et vers le Nord de 19,3 mm/a.

37 Déplacement de la plaque nord- américaine Déplacement de la plaque eurasiatique

38 Déplacement des deux stations étudiées

39 Les données GPS permettent de prouver et de préciser les différents mouvements des plaques lithosphériques.

40 III / LE MODELE PERMET DEXPLIQUER CERTAINES OBSERVATIONS

41 Lalignement des îles volcaniques

42 Dans locéan pacifique on observe un alignement de volcans. Hawaï

43 Ces volcans sont inactifs à lexception du volcan hawaïen, le Kilauea. Leur période dactivité est de plus en plus ancienne en séloignant dHawaï

44 Comment expliquer cette particularité ?

45 La plaque pacifique sest déplacée au-dessus dune source de magma restée fixe. Voir lanimation qui suit.

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47 Nom du volcan Age du volcan (Ma) Distance de Kilauea (km) Incertitude sur l'âge (Ma) Manua Kea0,375540,05 West Maui1,322210,4 Kauai5,15190,2 Nihoa7,27800,3 Necker10,310580,4 La Perouse ,4 Laysan19,918180,3 Midway27,724320,6 Abbott38,732800,9 Daikakuji42,434932,3 Koko48,137580,8 Jingu55,441750,9 Nintoku56,244520,6 Suiko (sud59,647940,6 Suiko (central)64,748601,1

48 Calculer la vitesse moyenne entre le Kilauea et Midway. A quoi correspond cette vitesse moyenne ?

49 Cette vitesse correspond à la vitesse du déplacement de la plaque pacifique au-dessus dune source fixe de magma (point chaud).

50 Que remarquez-vous sur le document suivant ?

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52 Il y a un peu moins de 44 Ma la direction de lalignement a changé. Que traduit ce changement ?

53 Le mouvement de la plaque pacifique a changé de direction.

54 Reconstituer le mouvement de la plaque pacifique au cours des 65 derniers millions dannées.

55 Entre 65 et 44 Ma la plaque a eu une direction pratiquement Nord et vers 44 millions dannées il y a eu une mofication du déplacement qui est devenu O-NO jusquà maintenant.

56 IV / LE MODELE A ETE AFFINE DANS LES ZONES DE DIVERGENCE ET DE CONVERGENCE

57 A / LES ZONES DE DIVERGENCE

58 Au niveau des dorsales on observe un flux de chaleur important. Quelle est son origine ?

59 Laxe de la dorsale est marquée par un volcanisme important. Quelle est lorigine de ce magma ? Emission de lave basaltique dans laxe de la dorsale

60 Quelle peut être lorigine du magma basaltique ?

61 La composition du magma basaltique est très proche de celle des péridotites asthénosphériques.

62 Mais la composition nest pas exactement la même, donc la fusion na pas été totale.

63 Le magma des dorsales résulte de la fusion partielle des péridotites asthénosphériques. Dans quelles conditions se réalise cette fusion ?

64 Lenclume à diamant permet détudier les conditions de température et de pression nécessaires à la fusion des péridotites.

65 Diagramme Température/Pression de la fusion expérimentale des péridotites asthénosphériques.

66 A combien peut-on estimer le taux de fusion partielle ?

67 Le taux de fusion partielle est denviron 15%. Où la fusion se produit-elle ?

68 Il faut atteindre plus de °C en profondeur pour que débute la fusion partielle des péridotites. Où trouve-t-on, au niveau des dorsales, les conditions nécessaires à la fusion partielle des péridotites ?

69 Le géotherme sous la dorsale

70 Sous la dorsale océanique, le géotherme croise le solidus entre 20 et 80 km de profondeur. Cest là que se produit la fusion partielle des péridotites de lasthénosphère. Comment les péridotites asthénosphériques sont amenées dans ces conditions de température et de pression ?

71 Quels phénomènes observent-on dans les zones de divergence ?

72 Lexpansion entraîne un amincissement de la lithosphère et une remontée de lasthénosphère. Noter la présence de failles normales et de sédiments anté et syn- rift.

73 Les péridotites asthénosphériques subissent une baisse de pression liée à la remontée de lasthénosphère sans baisse de température (décompression adiabatique) ce qui provoque alors la fusion partielle de ces péridotites.

74 La fraction liquide constitue des gouttelettes de magma qui remontent vers la surface par différence de densité et se rassemblent dans un réservoir magmatique.

75 En se refroidissant elle donnera du gabbro en profondeur (refroidissement lent) et du basalte en surface (refroidissement rapide).

76 La partie solide forme les péridotites résiduelles appauvries du manteau. Ce sont les péridotites lithosphériques.

77 La formation de la lithosphère océanique au niveau des dorsales est appelée laccrétion océanique.

78 Moho Gabbro SédimentsBasalte Péridotites asthénosphériques La formation de la lithosphère océanique Chambre magmatique Cristallisation Fractionnée Isotherme 1300°C Fusion Partielle Partielle Péridotites lithosphériques

79 Sachant que la teneur dun élément chimique dans la péridotite asthénosphérique se répartit dans la partie fondue (le magma à lorigine du basalte) et dans la partie restée solide et qui forme les péridotites résiduelles, comment estimer le taux de fusion partielle des péridotites.

80 Déterminer le taux de fusion avec les données ci-dessus. Eléments chimiquesMgAl Péridotites asthénosphériques 24,81,9 Basalte océanique3,98,3 Péridotites résiduelles29,80,3

81 Si la fusion est totale : [AL] Péridotites ini = [Al] basalte x 1 + [Al] Peridotites rés x 0 Si la fusion est nulle : [AL] Péridotites ini = [Al] basalte x 0 + [Al] Peridotites rés x 1

82 [AL] asthénosphère = [Al] basalte x f + [Al] lithosphère x (1 – f) Avec f = taux de fusion partielle 1,9 = 8,3 x f + 0,3 x (1 – f) 1,9 = (8,3 - 0,3) x f + 0,3 f = (1,9 – 0,3) / (8,3 - 0,3) f = 0,20 f = 20 %

83 B / LES ZONES DE CONVERGENCE

84 Répartition des foyers dans une zone de subduction Comment interpréter la répartition des foyers ?

85 Schéma interprétatif

86 La présence de foyers à grande profondeur traduit la présence de matériel rigide au milieu de lasthénosphère ductile. Ce matériel rigide correspond à la plaque lithosphérique océanique qui plonge dans lasthénosphère.

87 La tomographie sismique compare les temps darrivée des ondes sismiques aux temps théoriques calculés sur un modèle établi à partir dun grand nombre de relevés.

88 Sachant quune augmentation de température rend les roches moins rigides et quune baisse de la rigidité entraîne une diminution de la vitesse des ondes sismiques, que traduit un retard dans larrivée des ondes sismiques ?

89 Un retard dans larrivée des ondes sismiques traduit une anomalie chaude alors quune vitesse augmentée traduit une anomalie froide.

90 Quels renseignements apporte le document ci-dessus ?

91 La tomographie sismique montre que dans les zones de subduction de la matière froide se trouve à grande profondeur. Ce qui confirme lenfoncement de la lithosphère océanique plus froide dans lasthénosphère.

92 Cette matière froide correspond à la lithosphère océanique qui senfonce dans lasthénosphère.

93 C / COUPLAGE ACCRETION / SUBDUCTION

94 Laccrétion océanique et la subduction sont couplées.

95 Au niveau dune dorsale se met en place une lithosphère océanique nouvelle qui disparaît au niveau des zones de subduction.

96 Couplage accrétion/subduction


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