Cours Tectonique des plaques (2013-2014)
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Cours pour la préparation aux concours d'enseignants SVT : Tectonique des plaques
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Cours Tectonique des plaques (2013-2014)
- 4. coltice@univ-lyon1.fr http://www.slideshare.net/coltice http://geosciences3D.univ-lyon1.fr Facebook group : Plate tectonics2.0
- 5. Objectifs du coursObjectifs du cours - Retracer le cheminement historique - Etre précis sur la théorie - Différencier les observations décisives - Identifier les limites du modèle 19201920 19601960 19701970
- 6. Histoire d’une théorieHistoire d’une théorie • La dérive des continents (1930) • La convection (1930) • Paléomagnétisme (1950) • Expansion des fonds océaniques (1960) • Magnétisme des fonds océaniques • Sismologie • Tectonique des plaques(1970) • Mesures instantanées (1990)
- 7. La dérive des continentsLa dérive des continents
- 11. LadérivedescontinentsLadérivedescontinents Distribution des espècesDistribution des espèces Les observations
- 12. LadérivedescontinentsLadérivedescontinents Relations pétrologiques et structuralesRelations pétrologiques et structurales
- 15. • Isostasie : les roches océaniques sont différentes des roches continentales • Les continents (sial) dérivent sur le manteau (sima) • Forces motrices : isostasie sur un ellipsoïde et marées LadérivedescontinentsLadérivedescontinents Les mécanismes Le modèle de Wegener (1920)Le modèle de Wegener (1920)
- 16. Claire L. Evans
- 18. LadérivedescontinentsLadérivedescontinents La convection de Holmes (1930)La convection de Holmes (1930)
- 20. APW : hypothèse du dipôle terrestre tg (Incl) = 2 cotg (colat) LadérivedescontinentsLadérivedescontinents Les “preuves” Principes du paléomagnétismePrincipes du paléomagnétisme
- 21. LadérivedescontinentsLadérivedescontinents Dérive des pôles (1955)Dérive des pôles (1955)
- 22. L’expansion des fonds océaniquesL’expansion des fonds océaniques
- 24. L’expansiondesfondsocéaniquesL’expansiondesfondsocéaniques Topographie et âge Distribution hypsométriqueDistribution hypsométrique
- 25. L’expansiondesfondsocéaniquesL’expansiondesfondsocéaniques Distribution des âgesDistribution des âges
- 26. L’expansiondesfondsocéaniquesL’expansiondesfondsocéaniques Distribution des seïsmes : des zones localiséesDistribution des seïsmes : des zones localisées
- 27. L’expansiondesfondsocéaniquesL’expansiondesfondsocéaniques Séismes profonds : “plans” deSéismes profonds : “plans” de Wadati-BénioffWadati-Bénioff
- 28. Failles transformantes Concept de Wilson (1965)Concept de Wilson (1965) L’expansiondesfondsocéaniquesL’expansiondesfondsocéaniques
- 30. Les différents types de failles transformantesLes différents types de failles transformantes L’expansiondesfondsocéaniquesL’expansiondesfondsocéaniques
- 31. L’expansiondesfondsocéaniquesL’expansiondesfondsocéaniques Les mécanismes au foyerLes mécanismes au foyer
- 33. L’expansiondesfondsocéaniquesL’expansiondesfondsocéaniques Magnétisme des fonds océaniques Des anomalies mesurablesDes anomalies mesurables
- 34. L’expansiondesfondsocéaniquesL’expansiondesfondsocéaniques Un modèle pour leur origineUn modèle pour leur origine
- 36. • Bloc crustal indéformable (élastique) = lithosphère • Se déforme uniquement à ses frontières • Changement de forme : rides et subduction • Conservative : failles transformantes LathéorieLathéorie Plaques et frontières de plaques Concept de plaque (Morgan, 1968)Concept de plaque (Morgan, 1968)
- 37. Plaques Théorème d’Euler géométrie Vitesses en tout point Géométrie des frontières Évolution Des frontières HypothèseHypothèse Règles géométriques Le modèle géométriqueLe modèle géométrique : Le théorème d’Euler: Le théorème d’Euler PrédictionsPrédictions LathéorieLathéorie
- 41. UtiliserUtiliser (i) les anomalies magnétiques(i) les anomalies magnétiques (ii) la position du pôle d’Euler(ii) la position du pôle d’Euler on détermine la vitesse angulaireon détermine la vitesse angulaire VV == ωω.d.d ωω dd VV Comment déterminer la vitesse angulaire ?Comment déterminer la vitesse angulaire ? LathéorieLathéorie
- 42. Chaîne de l’Empereur (Hawaii)Chaîne de l’Empereur (Hawaii) Mesurer des vitessesMesurer des vitesses Points chauds = panaches profondsPoints chauds = panaches profonds Les points chauds LathéorieLathéorie
- 43. Identifier les points chaudsIdentifier les points chauds un reférentiel absoluun reférentiel absolu LathéorieLathéorie
- 44. Quelles prédictions permet la théorie ? Les vitesses en tout point (modèle NUVEL-1)Les vitesses en tout point (modèle NUVEL-1) pôle d’Euler Antarctiquepôle d’Euler Antarctique LathéorieLathéorie
- 45. Les vitesses en tout pointLes vitesses en tout point LathéorieLathéorie
- 46. Evolution d’une jonction tripleEvolution d’une jonction triple LathéorieLathéorie
- 47. Stabilité des jonctions triples LathéorieLathéorie
- 50. 55
- 51. 33
- 52. 22
- 53. Claire L. Evans
- 54. Limites de la théorieLimites de la théorie
- 56. LimitesdelathéorieLimitesdelathéorie GPS : PrincipesGPS : Principes Confrontations aux mesures instantannées
- 57. Application à la CalifornieApplication à la Californie LimitesdelathéorieLimitesdelathéorie
- 59. Redéfinitions des frontières de plaquesRedéfinitions des frontières de plaques LimitesdelathéorieLimitesdelathéorie
- 66. Depuis quand « existe » la tectonique desDepuis quand « existe » la tectonique des plaques?plaques? LimitesdelathéorieLimitesdelathéorie
- 67. Et sur les autres planètes?Et sur les autres planètes? LimitesdelathéorieLimitesdelathéorie
Notas del editor
- Models are tools to fill the holes left, those without informations.
- Snider-Pelligrini : paléontologie ; Taylor : géologie. Wegener a fait une synthèse d’observation pour proposer que les continents avaient été tous réunis en un seul : la Pangée. Il s’opposait aux idées de l’époque qui considéraient que les continents formaient toute la surface du globe et sétaient effondrés avec le refroidissement de la Terre. Tous les arguments de Wegener peuvent être aussi repris d’ailleurs dans ce cadre quasiment. Wegener proposait que la dérive des continents pouvait être réalisé grâce à des forces centrifuges qui repoussaient les continents vers l’équateur et à la précession astronomique (la variation de l’axe de rotation de la Terre) - les marées.
- Cependant, la science à l’époque était déjà très avancée dans les domaines de la physique. Sir Harold Jeffreys, qui notamment a travaillé sur le noyau liquide, demontrait que les forces évoquées par Wegener étaient bien trop faibles pour que les roches se déforment et que les continents bougent. La théorie de Wegener comportait trop de faiblesses. Certes, l’idée de dérive des continents est la bonne, mais les forces mises en jeu et les conséquences n’étaient pas adéquates.
- C’est l’équipe de Stanley Runcorn dans les années 1950, qui a vraiment démontré la dérive des continents avec des observations indépendantes de celles utilisées dans l’hypothèse de Wegener. Runcorn est un pionnier du paléomagnétisme, l’enregistrement du champ magnétique passé dans les roches.
- La même année et indépendamment, Dan Mc Kenzie et Robert Parker développèrent des idées analogues en introduisant le terme de « plaque » et l’année suivant, Xavier Le Pichon , en fit une première application. Il divisa la surface du globe en 6 plaques lithosphériques dont il détermina les frontières à partir de l’activité tectonique et calcula les pôles de rotation de leur mouvement relatif depuis 120 millions d’années. Par la suite, ces mêmes procédés permirent par simple « fermeture » des océans de reconstruire les positions successives des continents depuis 200 millions d’années. En 1968, Isaks, Jack Oliver et Lynn Sykes parlèrent de « nouvelle tectonique globale » en vérifiant qu’elle était conforme aux phénomènes sismiques, et Vine et Hess introduisirent l’expression « tectonique des plaques ».
- Comme tout bouge à la surface de la Terre, il est nécessaire de dire par rapport à quoi exactement on définit un mouvement donné. On a constaté qu'un certain nombre de volcans (en général marins, les fameux points chauds !) ne bougeaient que très faiblement les uns par rapport aux autres : en gros, ils sont stables et les plaques "défilent" par dessus.
- Les vitesses de ces déplacements vont de presque rien à plusieurs centimètres par an, jusqu'à 20 cm/an dans certaines région du Sud-Est asiatique (Papouasie-Nouvelle Guinée) et du Pacifique (Tonga-Kermadec) !
- This kind of image you see it in high school. The seafloor, the continents, the tectonic plates. As a geologist, I’d like to start from reconstructing the evolution of the motion of continents and of the seafloor back in time.
- Remember: a model is there to fill the holes. Can we do that with our model of convection in the mantle? Here are the equations: linear but coupled. We use them for a long time. But the rheology is complex and difficult to implement.