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ENSTP Chapitre 3 Tectonique des plaques 2018-2019 Dr A. Benamghar Cours de géol

ENSTP Chapitre 3 Tectonique des plaques 2018-2019 Dr A. Benamghar Cours de géologie appliquée Chap 3 Page 25 Sommaire ................................................................... 25 3.1 Introduction ............................................................................................................... 25 3.2 LA DERIVE DES CONTINENTS ............................................................................ 25 3.2.A Les Preuves morphologiques ............................................................................. 26 3.2.B Les preuves géologiques .................................................................................... 27 3.2.C Le moteur du mouvement ? ................................................................................ 29 3.3 Théorie de la tectonique des plaques ......................................................................... 29 3.3.A Définitions : ........................................................................................................ 29 3.3.B Les trois types de frontières entre les plaques .................................................... 30 3.4 Phénomènes expliqués par la tectonique des plaques ............................................... 32 3.4.A Explication des séismes par la tectonique des plaques....................................... 32 3.4.B Explication des volcans par la tectonique des plaques ....................................... 35 3.4.C Explication de la formation des montagnes par la tectonique des plaques ........ 36 3.4.D Notions de déformation de la croûte terrestre .................................................... 37 3.1 Introduction Dans le chapitre précédent, nous avons vu des notions de géodynamique interne. Rappelons qu’il s’agit des mouvements et des processus dynamiques qui affectent l'intérieur de la Terre. Une des manifestations importantes de cette dynamique est le déplacement des plaques lithosphériques à la surface de la planète, en glissant sur l’asthénosphère ductile. Cette mécanique est décrite par la théorie de la tectonique des plaques qui explique les grands phénomènes géologiques comme les tremblements de terre, les volcans, la formation du relief terrestre (chaînes de montagnes, océans, mers, plaines…etc.) Mais avant cette théorie, qui est aujourd’hui largement admise, il y a eu d’abord, l’hypothèse de la « dérive des continents » émise par Alfred Wegener. 3.2 LA DERIVE DES CONTINENTS Avant les années 1950-60 la communauté scientifique ne savait rien du mouvement des plaques lithosphériques. Il y avait seulement des doutes sans les preuves. C’est Alfred Wegener (1880 - 1930), météorologiste allemand, qui fut le premier à évoquer l’hypothèse que les continents « se déplaçaient » les uns par rapport aux autres. Il publia en 1912, un traité dans lequel il supposait que la croûte continentale "flottait" sur une couche sous-jacente. C’était le premier texte de l’histoire qui parlait de la dérive des continents. Cette hypothèse a alors été rejetée par la majorité de la communauté scientifique. Parce que Wegener ne présentait pas de preuve convaincante pour expliquer son ENSTP Chapitre 3 Tectonique des plaques 2018-2019 Dr A. Benamghar Cours de géologie appliquée Chap 3 Page 26 hypothèse. En fait, tout le problème résidait dans « le moteur » de ce mouvement supposé des continents qui resta une grande énigme. Cependant, même s’il n’avait pas de preuves concernant le moteur, Wegener avait fait de nombreuses observations concrètes pour étayer son hypothèse : A. Preuves morphologiques, concernant la forme de la Terre. B. Preuves géologiques concernant les grandes formations géologiques. C. Preuves magnétiques où il s’agit de mesures du magnétisme terrestre. 3.2.A Les Preuves morphologiques D’après Wegener, on peut envisager qu'à une certaine époque géologique les continents d’aujourd’hui ne formaient qu'un seul continent ou « mégacontinent » (Figure ‎ 0-3) qu’il a dénommé La Pangée. Ce « mégacontinent » s'est ensuite fracturé sous l’effet de la géodynamique interne puis séparé en plusieurs unités, au cours des temps géologiques, pour donner la configuration actuelle de la surface de la terre (Figure ‎ 0-1). Figure ‎ 0-1 Positions et formes actuelles des continents (Figure‎d’après‎Debourque) Figure ‎ 0-2 Forme actuelle des continents et ajustements possibles ENSTP Chapitre 3 Tectonique des plaques 2018-2019 Dr A. Benamghar Cours de géologie appliquée Chap 3 Page 27 Figure ‎ 0-3 Le « mégacontinent » de Wegener : La Pangée (Figure‎d’après‎Debourque) 3.2.B Les preuves géologiques  La répartition de certains fossiles : Wegener a montré qu’on peut retrouver, de part et d'autre de l'Atlantique, sur les continents en Afrique et en Amérique latine, les fossiles identiques de plantes et d'animaux terrestres datant de 250 millions d’années (Ma), exemples dans la Figure ‎ 0-4 ci-après. Alors comment des organismes terrestres n'ayant pas la capacité de traverser l’océan ont- ils pu coloniser des continents aujourd’hui si éloignées? La réponse de Wegener est simple: autrefois, tous ces continents n'en formaient qu'un seul, la Pangée (Figure ‎ 0-5 ). Figure ‎ 0-4 Répartition de fossiles semblables sur les continents (Figure d’après‎Debourque) Figure ‎ 0-5 Solution de Wegener pour explique la ressemblance des fossiles de part et d'autre des continents (Figure‎d’après Debourque)  Les traces d'anciennes glaciations : Wegener a montré que sur certaines portions des continents actuels (Figure ‎ 0-6), des marques de glaciation datant d'il y a 250 Ma, indiquent que ces portions de continents ont été recouvertes par une calotte ENSTP Chapitre 3 Tectonique des plaques 2018-2019 Dr A. Benamghar Cours de géologie appliquée Chap 3 Page 28 glaciaire. Comment expliquer une glaciation sur des continents se trouvant aujourd’hui dans la zone tropicale (sud de l'Afrique, Inde) ?? Encore ici, La Pangée de Wegener (Figure ‎ 0-7 ci-dessous) peut expliquer cette répartition de dépôts glaciaires datant de 250 Ma. Figure ‎ 0-6 Traces actuelles des anciennes glaciations (Figure‎d’après‎Debourque) Figure ‎ 0-7 Solution de Wegener pour expliquer les traces de glaciations anciennes (Figure‎d’après‎Debourque)  La correspondance des grandes structures géologiques : en plus de ce qui précède, Wegener a trouvé une autre preuve importante qui vient appuyer encore plus son hypothèse. Il s’agit de la concordance entre les grandes structures géologiques aujourd’hui à l'intérieur des continents (Figure ‎ 0-8). Le rapprochement des deux continents (Figure ‎ 0-9 ci-dessous) montre qu'en fait les deux grandes structures concordent parfaitement. Figure ‎ 0-8 Ressemblance entre les grandes structures géologiques sur les continents actuels (Figure‎d’après‎Debourque). ENSTP Chapitre 3 Tectonique des plaques 2018-2019 Dr A. Benamghar Cours de géologie appliquée Chap 3 Page 29 Figure ‎ 0-9 Correspondance entres les grandes structures géologiques d'Afrique et d'Amérique du sud (Figure‎d’après‎Debourque) 3.2.C Le moteur du mouvement ? Malgré toutes ces preuves Wegener n’a pas apporté d’explication sur « le moteur » de mouvement lui-même. Il avait simplement proposé l’hypothèse que les continents "flottaient" sur une matière mal définie pour dériver les uns par rapport aux autres. On a attendu les années 1950-1960, quand la composition interne de la Terre a été connue grâce à la géophysique, pour que les idées de Wegener reviennent à l’étude et qu'on se mette à la recherche du mécanisme de dérive des continents. L’étude de la dérive des continents a donné naissance à une théorie plus globale qui explique non seulement le mouvement des continents mais aussi celui, plus général, de la tectonique des plaques lithosphériques qui sera décrite dans les paragraphes suivants. 3.3 Théorie de la tectonique des plaques 3.3.A Définitions : « Tectonique » ? : …du grecque "tektonikos" relatif à la charpente…. ensemble des déformations géologiques postérieurement (après) à leur formation. La tectonique est une science géologique qui s’intéresse à l’étude de la nature et des causes des déformations des ensembles rocheux. Une plaque est un volume rigide, peu épais par rapport à sa surface. La tectonique des plaques est une science géologique qui étudie la nature et les causes des déformations, à grande échelle, de la lithosphère terrestre. ENSTP Chapitre 3 Tectonique des plaques 2018-2019 Dr A. Benamghar Cours de géologie appliquée Chap 3 Page 30 Figure ‎ 0-10 Les plaques lithosphériques et les continents. (Ph: plaque Philippines; Co: plaque Cocos; Ca: plaque Caraïbes). D'après Pomerol et al. (2000) Remarque : il ne faut pas confondre entre les continents et les plaques. Un continent est une partie de l’écorce terrestre (exemple : Afrique, Amérique, …). Une plaque représente l’une des 14 parties qui composent la lithosphère, séparées les unes des autres par des frontières distinctes. Certaines plaques contiennent un ou plusieurs continents, d’autres n’en contiennent aucun (Figure ‎ 0-10). 3.3.B Les trois types de frontières entre les plaques Les mouvements tectoniques possibles entre les différentes plaques définissent trois types de frontières entre elles qui sont schématisées dans la Figure ‎ 0-11 ci- dessous: 1) FRONTIERE DIVERGENTE : quand une plaque s'éloigne d’une autre plaque. Le vide ainsi créé est rempli par le magma qui refroidit et construit une nouvelle croûte océanique d’où le nom de frontière constructrice. Exemple, entre les plaques A et B, et D et E sur la Figure ‎ 0-11 et Figure ‎ 0-12 2) FRONTIERE CONVERGENTE : quand deux plaques entrent en collision. Cela détruit la matière des deux plaques d’où le nom de frontière destructrice. Exemple, entre les plaques B et C, et D et C Figure ‎ 0-11 et Figure ‎ 0-13 ; Figure ‎ 0-14 et Figure ‎ 0-15; 3) FRONTIERE TRANSFORMANTE : quand deux plaques voisines glissent latéralement l’une contre l’autre le long d’une faille. Ici il n y a pas de construction ni de destruction de matière, c’est pourquoi elle est dite frontière conservatrice. Exemple entre A et E, et entre B et D ; B et E, (Figure ‎ 0-11). ENSTP Chapitre 3 Tectonique des plaques 2018-2019 Dr A. Benamghar Cours de géologie appliquée Chap 3 Page 31 Figure ‎ 0-11 Schématisation des 3 types de frontières entre les plaques lithosphériques (Figure‎d’après‎ Debourque) Figure ‎ 0-12 Processus de divergence entre plaques lithosphériques (Figure‎d’après‎Debourque) Figure ‎ 0-13 Convergence ou collision entre deux plaques océaniques (Figure‎d’après‎Debourque) ENSTP Chapitre 3 Tectonique uploads/Geographie/ chap-3-tectonique-des-plaques.pdf