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CHAPITRE 1



La tectonique des plaques, l’histoire d’un modèle

 La naissance de l’idée, la dérive des continents et ses critiques.


I Deux théories indépendantes et contradictoires

1/ Le modèle “contractionniste” de Suess
a/ Les faits

·         La Terre résulte du refroidissement de matériel chaud rassemblé au moment de la naissance du système solaire.

·         La Terre présente des océans et des continents. Les uns sont plutôt élevés, les autres ont des altitudes basses (négatives si la référence est le niveau marin)

·         On remarque de fortes similitudes entre les roches, les faunes et les flores des continents voisins. La théorie de l’évolution de Darwin est déjà connue. Si les êtres vivants sont ressemblants, c’est qu’ils ont eu une longue histoire commune. Il existait donc des ponts continentaux.

b/ Le modèle interprétatif

En se refroidissant, la surface terrestre se rétracte ce qui engendre des différences d’altitudes faisant naître les océans et les continents :

 Cela sous entendrait une répartition aléatoire des différentes altitudes.

2/ Le modèle permanentiste de Dana (dès 1846 puis étude des densités au début du XXème siècle)

a/ Les faits
Continents et océans ont des natures chimiques et des densités différentes :

·         Les continents peuvent être considérés comme des blocs légers d'un composé nommé alors sial (car composé essentiellement de silicium et d'aluminium)

·         Au niveau des océans, affleure une couche plus dense d'un composé nommé alors sima (roches composées essentiellement de silicium et de magnésium).

b/ Le modèle interprétatif

Océans et continents constituent des figures permanentes de la surface du globe. Les continents moins denses ne peuvent pas s’enfoncer dans le plancher des océans.





 II La théorie de Wegener : la dérive des continents
1/ Plus de constats 

Wegener a repris les faits et en a rajouté de nouveaux.

- la distribution bimodale des altitudes (continents/océans)  

- les tracés des côtes
- la distribution des chaînes de montagnes, des paléoclimats (en particulier les traces de glaciations) et de certains fossiles.




La force de son travail est d’avoir cherché de nombreux faits dans toutes les disciplines.

2/ L’interprétation

Il explique qu’il ne peut pas y avoir deux modèles différents de la même Terre.

La distribution bimodale des altitudes est en désaccord avec la théorie de Suess.

Il faut donc envisager un autre modèle.

Il propose donc qu’autrefois les continents étaient contigus, et qu’ils se sont ensuite séparés.

Il y aurait donc eu déplacement des masses continentales, c’est la théorie de la dérive des continents.

Il étaye (ou étaie) sa théorie avec un raisonnement probabiliste :



C'est comme si nous cherchions à reconstituer un journal déchiré d'après les contours de ses
fragments, pour vérifier ensuite si les lignes se correspondent. S'il en est ainsi, il ne nous reste
pas d'autre alternative que d'admettre que les fragments étaient antérieurement réunis de la
même manière. Qu'une seule ligne permette un pareil contrôle et il y aurait déjà une forte probabilité
en faveur de l'exactitude de la reconstitution.
Si n lignes permettent le contrôle, la probabilité de l'exactitude est la ne puissance de la précédente.
Il n'est pas inutile de se rendre clairement compte de la signification de ce qui précède.
Admettons que nous soyons disposés, en nous basant sur le contrôle de la première « ligne »,
c'est-à-dire des plissements des chaînes du Cap et des Sierras de Buenos-Aires, à parier 10
contre 1 que la théorie des translations est exacte. Alors, nous pouvons, puisque nous connaissons
au moins six contrôles analogues indépendants, parier 106, c'est-à-dire un million contre un,
que notre hypothèse est vraie » (in A. Wegener, op. cit., p.75).


















II Le rejet de la théorie de la dérive des continents

1/ Rejet immédiat

a/ La Terre est solide

Les études de sismologie (voir TP) montrent à la même période que la Terre est solide jusqu’à 2900 km de profondeur. On dit à cette époque que la Terre est aussi solide que de l’acier.







Il semble donc impossible que les continents puissent dériver sur le SIMA.

b/ Les forces en présence

En fait, même solide, la Terre est néanmoins fluide (inverse de la viscosité).

Wegener fait plusieurs observations en ce sens. Ex La Terre est aplatie aux pôles suite à sa rotation.

Il comprend que le temps géologique étant très dilaté, les notions de solide et liquide sont à envisager avec un autre regard. (déformation possible d’une poutre ou d’une plaque de pierre)

Mais il ne trouve pas de force suffisamment forte pour expliquer le déplacement des continents et sa théorie est discréditée par l’ensemble de la communauté scientifique.
                                                    
Petit Bilan en vidéo:


2/ Le rejet actuel, nouvelle interprétation des différences d’altitudes entre les continents et les océans

Aujourd’hui, nous connaissons ces forces suffisamment fortes pour permettre des mouvements au sein de matériaux solides.

Ce qui est rejeté est le modèle de superposition du sial et du sima. Ces appellations ne sont plus utilisées.

a/ des hodochrones aux vitesses sismiques


Les études des ondes sismiques permettent de connaître la structure interne du globe.(cf TP)

On enregistre les ondes émises par les séismes dans différentes stations réparties sur la surface de la Terre. Le réseau s’est enrichi et les sismographes sont de plus en plus sensibles au cours des années.




Schéma des ondes arrivant aux sismographes.

On mesure le délai d’arrivée des ondes et on le reporte sur un graphique donnant le temps d’arrivée des ondes en fonction de la distance à l’épicentre. (projection à la surface de la Terre du lieu du séisme)

Les courbes produites sont des hodochrones, le graphique un hodographe.





Il est alors possible de calculer la vitesse des ondes en fonction de la profondeur.









 

  

La vitesse de propagation des ondes a aussi été étudiée en laboratoire. Elle dépend de la nature chimique du milieu et de la température. (les milieux plus denses permettent une vitesse de propagation plus rapide).

Les hodochrones permettent de proposer un modèle de structure interne du globe en couches concentriques : croûte, manteau, noyau externe et noyau interne (graine).




b/ deux types de croûtes

Nous avons déjà calculé la profondeur d’une discontinuité, le Moho, que l’on retrouve par la vitesse des ondes. Le travail fait en TP reposait sur la reflexion des ondes, mais toutes ne sont pas réfléchies. Une partie traverse le Moho. Les ondes sont alors ralenties (et déviées, c’est la réfraction). Elles se retrouvent donc dans un milieu différent.

On montre qu’il existe deux types de croûtes reposant toutes les deux sur le même milieu, le manteau.

Le Moho n’est pas à la même profondeur sous les océans et les continents.


Bilan Vidéo: 


La croûte océanique est plus fine (5 à 12 km), la croûte continentale, plus épaisse (30 à 70 sous les montagnes)
Les vitesses des ondes étant différentes, on peut supposer une nature chimique différente.

La croûte océanique est essentiellement formée de basalte et de gabbro (pyroxènes et feldspaths plagioclases)
basalte à olivine


photo gabbro en LPA


La croûte continentale est constituée entre autres de granite. (quartz, feldspaths plagioclases et orthose, biotite)


Les deux croûtes reposent sur le manteau constitué de péridotite (olivine et pyroxène)               


Il n’y a pas une superposition au niveau continental.

Les roches continentales ne reposent pas sur les roches océaniques. Il s’agit de deux structures différentes qui sont par nature d’épaisseurs différentes.

On ne peut donc pas parler de dérive des continents sur les roches océaniques.


==> Savoir faire un schéma de la structure avec croûte, manteau noyau avec sa graine à partir du schéma de la vitesse des ondes.




Conclusion

La mobilité horizontale et le déplacement des continents proposés par Wegener sont une première approche de la théorie qui deviendra la tectonique des plaques.

Son modèle a apporté beaucoup à la communauté scientifique mais il n’était pas suffisamment étayé pour faire l’unanimité. Il est donc rejeté.

On sait aujourd’hui qu’il reposait sur une structure du globe terrestre fausse mais il a aussi mis en lumière des arguments et faits réels et irréfutables.

De nouvelles découvertes vont permettre de construire un nouveau modèle.

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