Tectonique des plaques : la mobilité horizontale

Quel type d’argument ? Écris : morphologique, paléontologique, paléoclimatique ou géologique.

1. Des fossiles de Lystrosaurus, un reptile terrestre du Trias, en Afrique du Sud, en Inde et en Antarctique →
   Argument paléontologique : un animal terrestre n’a pas pu traverser les océans qui séparent aujourd’hui ces terres.
2. Des couches de charbon, formées dans d’anciennes forêts, affleurent dans l’Antarctique actuel, couvert de glace →
   Argument paléoclimatique : une forêt ne pousse pas sous une calotte polaire ; ce continent était sous un autre climat.
3. Les bords des plateaux continentaux de l’Afrique et de l’Amérique du Sud s’ajustent mieux que leurs rivages →
   Argument morphologique : il compare des formes ; la limite du continent est le bord du plateau continental, pas le rivage.
4. Des roches anciennes de même âge et de même nature au Brésil et en Afrique de l’Ouest, face à face →
   Argument géologique : des formations rocheuses qui se prolongent d’un continent à l’autre.

Complète avec le mot exact.

1. Pour expliquer les fossiles communs sans faire bouger les continents, on imaginait des « ponts » aujourd’hui engloutis.
   Des « ponts continentaux » : on n’en a jamais trouvé la moindre trace sur le fond des océans.
2. Les géophysiciens jugeaient le mouvement imaginé par Wegener mécaniquement impossible : un continent ne peut pas avancer à travers un plancher océanique trop .
   Un plancher trop résistant, et des forces invoquées bien trop faibles : c’est l’absence de mécanisme qui fait rejeter l’hypothèse.
3. Les sondages des années 1950 révèlent, au milieu des océans, un relief continu de plus de 60 000 km de long : les .
   Les dorsales, avec des séismes peu profonds, un volcanisme actif et un flux de chaleur élevé à l’axe.
4. Pour Hess, le plancher formé à l’axe disparaît plus loin, dans les océaniques.
   Dans les fosses : le plancher est créé d’un côté, détruit de l’autre, et sa surface totale ne change pas.
5. L’hypothèse de Hess se teste : si le plancher naît à l’axe, il doit vieillir en s’en éloignant. Une telle conséquence, vérifiable par des observations, s’appelle une .
   Une prédiction : une hypothèse scientifique annonce ce que l’on devrait observer si elle est juste ; les observations la confirment ou la réfutent.

Si l’hypothèse de Hess est juste, on doit observer : A — un plancher dont l’âge croît de la même façon des deux côtés de l’axe ; B — des sédiments de plus en plus anciens au contact du basalte en s’éloignant de l’axe ; C — aucun fond océanique aussi vieux que les plus vieilles roches continentales ; D — un plancher qui plonge dans le manteau, là où il disparaît. Quelle conséquence chaque observation vérifie-t-elle ? Écris A, B, C ou D.

1. Un forage atteint le basalte sous des sédiments d’autant plus anciens que le site est loin de l’axe →
   B : l’âge des sédiments au contact du basalte donne l’âge du plancher, qui croît avec la distance à l’axe.
2. Un profil magnétique perpendiculaire à une dorsale montre la même succession de bandes en allant vers l’est et vers l’ouest →
   A : la même succession des deux côtés de l’axe, c’est la symétrie attendue d’un plancher qui s’écarte des deux côtés.
3. Les plus vieux basaltes forés dans le Pacifique ouest datent du Jurassique, alors que des roches continentales ont plus de 4 milliards d’années →
   C : le plancher est sans cesse renouvelé ; il ne peut pas être aussi ancien que les continents.
4. Sous les îles Tonga, des foyers sismiques s’alignent sur un plan qui plonge jusqu’à près de 700 km de profondeur →
   D : le plancher froid et cassant s’enfonce dans le manteau, et des séismes s’y produisent jusqu’à cette profondeur.
5. Sur un même flanc, des sédiments de 30 Ma reposent sur le basalte à 600 km de l’axe, ceux de 60 Ma à 1 200 km →
   B : l’âge du plancher, donné par les sédiments les plus anciens, double quand la distance à l’axe double.

Complète avec le mot exact.

1. En refroidissant sous la température de (environ 580 °C pour la magnétite), un basalte acquiert une aimantation qu’il conserve.
   La température de Curie : au-dessous, l’aimantation des minéraux se fige dans le sens du champ du moment.
2. Au-dessus d’un basalte aimanté dans le sens du champ actuel, le champ mesuré est plus fort que prévu : l’anomalie est .
   Anomalie positive : l’aimantation fossile renforce le champ actuel.
3. Le champ magnétique terrestre s’inverse de façon : les périodes de même polarité ont des durées très inégales.
   De façon irrégulière : c’est pourquoi la succession des bandes, comme un code-barres, permet de les dater.
4. Les bandes d’anomalies magnétiques sont à l’axe de la dorsale.
   Elles sont parallèles à l’axe, et symétriques de part et d’autre.
5. Deux basaltes de bandes voisines, l’un aimanté dans le sens du champ actuel, l’autre en sens inverse, ont la même chimique.
   La même composition : seul le sens de leur aimantation fossile diffère.

Calcule (1 km/Ma = 1 mm/an).

1. 48 km/Ma = cm/an
   48 km/Ma = 48 mm/an = 4,8 cm/an.
2. Limite de 1,93 Ma à 29 km de l’axe. Demi-vitesse, au dixième : mm/an
   29 ÷ 1,93 ≈ 15,0 mm/an.
3. Limite de 5,24 Ma à 131 km de l’axe. Demi-vitesse : mm/an
   131 ÷ 5,24 = 25 mm/an.
4. Demi-vitesse de 18 mm/an, expansion symétrique. Vitesse d’expansion : cm/an
   2 × 18 = 36 mm/an = 3,6 cm/an.
5. Flanc est : 31 mm/an ; flanc ouest : 27 mm/an. Vitesse d’expansion : mm/an
   On additionne les deux flancs : 31 + 27 = 58 mm/an.
6. Les deux bandes de 1,08 Ma, de part et d’autre de l’axe, sont à 54 km l’une de l’autre. Vitesse d’expansion : mm/an
   La distance entre les deux bandes contient déjà les deux flancs : 54 ÷ 1,08 = 50 mm/an, sans multiplier par 2.
7. Demi-vitesse de 35 mm/an : la limite de 2,61 Ma est à km de l’axe (à l’unité).
   35 × 2,61 = 91,35, soit environ 91 km.
8. Sur une dorsale ultra-lente, de demi-vitesse 6 mm/an, une limite est à 12 km de l’axe. Son âge : Ma
   12 ÷ 6 = 2 Ma.

Profil magnétique d’une dorsale (valeurs choisies). Distances à l’axe des limites de 0,77 ; 1,78 ; 2,61 et 3,60 Ma : flanc nord 35 ; 80 ; 117 ; 162 km ; flanc sud 23 ; 53 ; 78 ; 108 km.

1. Demi-vitesse du flanc nord, calculée sur la limite de 3,60 Ma : mm/an
   162 ÷ 3,60 = 45 mm/an (80 ÷ 1,78 ≈ 44,9 : elle est constante).
2. Demi-vitesse du flanc sud, sur la même limite : mm/an
   108 ÷ 3,60 = 30 mm/an.
3. Vitesse d’expansion de cette dorsale : cm/an
   45 + 30 = 75 mm/an = 7,5 cm/an.
4. Un élève double la demi-vitesse du flanc nord. Il surestime la vitesse d’expansion de mm/an.
   2 × 45 = 90 mm/an au lieu de 75 : 15 mm/an de trop. On ne double que si l’expansion est symétrique.
5. À cette vitesse constante, il faut Ma pour écarter les deux bords de l’océan de 1 500 km.
   75 mm/an = 75 km/Ma ; 1 500 ÷ 75 = 20 Ma.
6. Cette dorsale est-elle lente, intermédiaire ou rapide ? →
   Intermédiaire : 7,5 cm/an, entre les dorsales lentes (2 à 5 cm/an) et les rapides (plus de 9 cm/an).

Complète avec le mot ou le nombre exact.

1. Le basalte ne peut pas être plus jeune que les sédiments posés sur lui : ces sédiments en donnent un âge .
   Un âge minimal, très proche de l’âge réel, car les dépôts commencent dès la formation du plancher.
2. Le navire de forage qui confirme l’expansion dans l’Atlantique Sud en 1968-1969 est le Challenger.
   Le Glomar Challenger : l’âge des sédiments au contact du basalte croît avec la distance à la dorsale.
3. Une ligne qui relie les points du plancher de même âge s’appelle une .
   Une isochrone : les isochrones sont parallèles aux dorsales.
4. En s’éloignant de l’axe, l’épaisseur totale des sédiments posés sur le basalte, en général, .
   Elle augmente : le plancher plus ancien a reçu des dépôts plus longtemps.
5. La lithosphère continentale, peu , ne s’enfonce pas en subduction : certaines de ses roches ont plus de 4 milliards d’années.
   Peu dense : elle se conserve, alors que le plancher océanique est recyclé.

Calcule (1 km/Ma = 1 mm/an).

1. Forage à 450 km de l’axe, sédiments de 18 Ma au contact du basalte. Demi-vitesse : mm/an
   450 ÷ 18 = 25 mm/an.
2. Forage à 375 km de l’axe, sédiments de 25 Ma au contact du basalte. Demi-vitesse : mm/an
   375 ÷ 25 = 15 mm/an.
3. Demi-vitesse de 22 mm/an : âge du plancher à 891 km de l’axe : Ma
   891 ÷ 22 = 40,5 Ma.
4. Un océan de 3 900 km de large s’ouvre depuis 130 Ma. Vitesse d’expansion moyenne : cm/an
   3 900 ÷ 130 = 30 km/Ma = 30 mm/an = 3 cm/an.
5. Un océan de 2 160 km s’est ouvert à 2,4 cm/an. Durée de l’ouverture : Ma
   2,4 cm/an = 24 mm/an = 24 km/Ma ; 2 160 ÷ 24 = 90 Ma.
6. Une mer s’ouvre à 1,6 cm/an depuis 25 Ma. Sa largeur : km
   16 km/Ma × 25 Ma = 400 km.
7. Demi-vitesse de 12 mm/an : un plancher de 150 Ma est à km de l’axe.
   12 × 150 = 1 800 km.
8. Deux forages : 300 km et 15 Ma ; 700 km et 35 Ma. Demi-vitesse, la même pour les deux : mm/an
   300 ÷ 15 = 20 et 700 ÷ 35 = 20 : 20 mm/an, la vitesse est restée constante.

Forages sur un flanc de dorsale (valeurs choisies). Distance à l’axe et âge des sédiments au contact du basalte : 240 km, 8 Ma ; 600 km, 20 Ma ; 870 km, 35 Ma ; 1 230 km, 55 Ma.

1. Demi-vitesse moyenne depuis 20 Ma : mm/an
   600 ÷ 20 = 30 mm/an (240 ÷ 8 = 30 aussi).
2. Demi-vitesse entre 55 Ma et 20 Ma : mm/an
   (1 230 − 600) ÷ (55 − 20) = 630 ÷ 35 = 18 mm/an (entre 35 et 55 Ma : 360 ÷ 20 = 18 aussi).
3. Un élève calcule 1 230 ÷ 55. Il obtient, au dixième, mm/an, une moyenne qui masque le changement de vitesse.
   1 230 ÷ 55 ≈ 22,4 mm/an : entre 18 et 30, cette moyenne ne correspond à aucune des deux périodes.
4. Âge du plancher à 816 km de l’axe : Ma
   Entre 600 km (20 Ma) et 870 km (35 Ma), 18 mm/an : 20 + (816 − 600) ÷ 18 = 20 + 12 = 32 Ma.
5. Expansion symétrique : vitesse d’expansion depuis 20 Ma : cm/an
   2 × 30 = 60 mm/an = 6 cm/an ; l’expansion s’est accélérée vers 20 Ma.

Calcule. Est et nord comptés positivement, ouest et sud négativement.

1. Une station se déplace de 132 mm vers l’est en 6 ans : $v_E$ = mm/an
   132 ÷ 6 = 22 mm/an.
2. Une station se déplace de 45 mm vers le sud en 5 ans : $v_N$ = mm/an
   45 ÷ 5 = 9, vers le sud : −9 mm/an.
3. Une station se déplace de 9,1 cm vers l’ouest en 7 ans : $v_E$ = mm/an
   91 mm ÷ 7 = 13, vers l’ouest : −13 mm/an.
4. $v_E=40$ mm/an et $v_N=9$ mm/an : vitesse de la station : mm/an
   $\sqrt{1600+81}=\sqrt{1681}=$ 41 mm/an.
5. $v_E=-24$ mm/an et $v_N=7$ mm/an : vitesse de la station : mm/an
   $\sqrt{576+49}=\sqrt{625}=$ 25 mm/an : le carré d’une composante négative est positif.
6. $v_E=20$ mm/an et $v_N=-21$ mm/an : vitesse de la station : mm/an
   $\sqrt{400+441}=\sqrt{841}=$ 29 mm/an, vers le sud-est.

Stations sur une ligne est-ouest ; vitesses est-ouest dans le référentiel international (est positif).

1. A, à l’ouest d’une dorsale : −9 mm/an ; B, à l’est : +15 mm/an. Vitesse d’écartement : mm/an
   15 − (−9) = 24 mm/an : les deux stations vont en sens opposés, leurs vitesses s’ajoutent.
2. C, à l’ouest d’une fosse : +31 mm/an ; D, à l’est : +4 mm/an. C et D se rapprochent de mm/an.
   C, à l’ouest, va vers l’est plus vite que D : 31 − 4 = 27 mm/an de rapprochement.
3. E et F, sur la même plaque, loin de ses limites : +21 et +21 mm/an. Leur distance varie de mm/an.
   0 : une plaque est rigide, ses stations ont la même vitesse.
4. G, à l’ouest d’un rift : +12 mm/an ; H, à l’est : +19 mm/an. Vitesse d’écartement : mm/an
   Les deux vont vers l’est, mais H plus vite : 19 − 12 = 7 mm/an d’écartement.
5. Dans le référentiel où la plaque de H est fixe, G se déplace vers l’.
   12 − 19 = −7 mm/an : G va vers l’ouest par rapport à H, alors qu’il va vers l’est dans le référentiel international.
6. À 7 mm/an d’écartement, il faut Ma pour élargir ce rift de 35 km.
   7 mm/an = 7 km/Ma ; 35 ÷ 7 = 5 Ma.

Station P, sur une plaque océanique (valeurs choisies) : de 2015 à 2025, dans le référentiel où la plaque voisine est fixe, elle s’est déplacée de 550 mm vers l’ouest et de 480 mm vers le nord.

1. $v_E$ = mm/an
   550 ÷ 10 = 55, vers l’ouest : −55 mm/an.
2. $v_N$ = mm/an
   480 ÷ 10 = 48 mm/an.
3. Vitesse de P : cm/an
   $\sqrt{3025+2304}=\sqrt{5329}=73$ mm/an = 7,3 cm/an.
4. P se dirige vers le .
   Vers l’ouest et vers le nord : vers le nord-ouest (un peu plus vers l’ouest).
5. Les anomalies magnétiques donnent 7,0 cm/an en moyenne sur 3 Ma. Écart du GPS par rapport à cette valeur, au % près : %
   (7,3 − 7,0) ÷ 7,0 ≈ 0,043, soit environ 4 % : les deux méthodes concordent, le mouvement est presque continu.
6. À cette vitesse, P parcourt 1 m en ans (à l’unité).
   1 000 ÷ 73 ≈ 13,7, soit environ 14 ans.

Complète avec le mot ou le nombre exact.

1. Dans un alignement de point chaud, l’âge des volcans croît dans le sens du de la plaque.
   Dans le sens du déplacement de la plaque : chaque volcan a été emporté d’autant plus loin qu’il est ancien.
2. Dans un alignement de point chaud, le volcan actif est le plus .
   Le plus jeune : il est à l’aplomb du point chaud ; les autres ont été emportés par la plaque.
3. Le volcanisme semble migrer vers les volcans jeunes ; cette migration est : c’est la plaque qui défile en sens inverse.
   Une migration apparente : le point chaud reste fixe, la plaque glisse au-dessus de lui.
4. Loin des limites de plaques, le volcanisme d’un point chaud est dit .
   Volcanisme intraplaque : il se produit au milieu d’une plaque.
5. J. Tuzo Wilson propose l’idée de point chaud en .
   En 1963, la même année que Vine et Matthews.

Calcule (valeurs choisies ; 1 km/Ma = 1 mm/an).

1. Un volcan de 6,5 Ma est à 455 km du volcan actif. Vitesse de la plaque : cm/an
   455 ÷ 6,5 = 70 km/Ma = 7 cm/an.
2. Un volcan de 12 Ma est à 1 140 km du volcan actif. Vitesse de la plaque : mm/an
   1 140 ÷ 12 = 95 mm/an.
3. Plaque à 4,5 cm/an : un volcan de 13 Ma est à km du volcan actif.
   45 km/Ma × 13 = 585 km.
4. Plaque à 11 cm/an : un volcan situé à 2 420 km du volcan actif a Ma.
   2 420 ÷ 110 = 22 Ma.
5. Une plaque continentale avance à 2,2 cm/an au-dessus d’un point chaud : le volcan de 15 Ma est à km du volcanisme actuel.
   22 × 15 = 330 km.
6. Deux volcans : 260 km et 2,6 Ma ; 1 060 km et 12,6 Ma. Vitesse de la plaque entre leurs formations : mm/an
   (1 060 − 260) ÷ (12,6 − 2,6) = 800 ÷ 10 = 80 mm/an ; depuis 2,6 Ma : 260 ÷ 2,6 = 100 mm/an.
7. Les volcans sont de plus en plus vieux vers l’est-nord-est : la plaque se déplace vers l’.
   Vers l’est-nord-est : dans le sens où les volcans vieillissent.
8. Les volcans sont de plus en plus jeunes vers le sud : la plaque se déplace vers le .
   Ils vieillissent vers le nord : la plaque va vers le nord, et le volcanisme semble migrer vers le sud.

Deux plaques X et Y, séparées par une dorsale orientée nord-est – sud-ouest (valeurs choisies). Sur X, un volcan de 4,0 Ma est à 420 km au nord-ouest du volcan actif de son point chaud. Y s’éloigne de la dorsale vers le sud-est à 1,5 cm/an par rapport au manteau profond.

1. Vitesse de X par rapport au manteau profond : cm/an
   420 ÷ 4,0 = 105 km/Ma = 10,5 cm/an, vers le nord-ouest.
2. Vitesse d’expansion de la dorsale entre X et Y : cm/an
   X va vers le nord-ouest, Y vers le sud-est : 10,5 + 1,5 = 12 cm/an.
3. Expansion symétrique : demi-vitesse : mm/an
   120 ÷ 2 = 60 mm/an.
4. La limite de 0,77 Ma est donc à environ km de l’axe (à l’unité).
   60 × 0,77 = 46,2, soit environ 46 km.
5. Par rapport au manteau profond, l’axe de la dorsale se déplace vers le nord-ouest à cm/an.
   X s’éloigne de l’axe à 6 cm/an et va à 10,5 cm/an vers le nord-ouest : l’axe avance vers le nord-ouest à 10,5 − 6 = 4,5 cm/an (vérification avec Y : −1,5 + 6 = 4,5).

Divergence (D), convergence (C) ou faille transformante (T) ? Écris D, C ou T.

1. Séismes superficiels le long d’une vallée axiale en extension, basaltes récents →
   D : extension, foyers peu profonds, basaltes : une dorsale lente.
2. Foyers de plus en plus profonds, jusqu’à 650 km, sous un arc d’îles volcaniques →
   C : le plan incliné des foyers signe une subduction.
3. Faille qui décale de 300 km deux tronçons de dorsale, séismes superficiels sans volcanisme entre eux →
   T : les deux plaques coulissent l’une contre l’autre, entre les deux tronçons de dorsale.
4. Flux géothermique de 300 mW/m² sur un plancher de moins de 1 Ma, foyers sismiques à 6 km de profondeur →
   D : flux très fort et séismes superficiels sur un plancher très jeune : l’axe d’une dorsale.
5. Plis, failles inverses et chevauchements dans une chaîne de montagnes, séismes répartis sur une large zone, sans volcan actif →
   C : une collision, forme de convergence entre deux lithosphères continentales.
6. Fossé d’effondrement dans un continent, en extension, avec des volcans basaltiques →
   D : un rift continental, divergence au sein d’un continent.

Complète avec le mot ou le nombre exact.

1. Aux dorsales, des failles traduisent une extension.
   Failles normales : le bloc supérieur descend, la croûte s’étire.
2. Une faille transformante ne crée ni ne détruit de .
   De lithosphère : les deux plaques coulissent l’une contre l’autre.
3. Au-dessus de l’arc volcanique d’une subduction, le flux géothermique est (faible ou élevé).
   Élevé (≈ 80 à 90 mW/m²) : du magma monte sous l’arc ; il est faible à la fosse.
4. En 1968, Le Pichon calcule les mouvements relatifs de grandes plaques.
   Six grandes plaques : le modèle devient quantitatif.
5. Dans une subduction, le volcanisme de la plaque chevauchante met en place surtout des .
   Des andésites, issues d’un volcanisme explosif, sur la plaque chevauchante.

Trois plaques se suivent d’ouest en est : A, B et C. Entre A et B, une subduction absorbe 80 mm/an de rapprochement ; entre B et C, une dorsale s’ouvre à 35 mm/an. Vitesses est-ouest, est positif (valeurs choisies).

1. Dans le référentiel où B est fixe, la vitesse de A est de mm/an.
   A, à l’ouest de la fosse, se rapproche de B : il va vers l’est, +80 mm/an.
2. Dans ce même référentiel, la vitesse de C est de mm/an.
   C, à l’est de la dorsale, s’éloigne de B vers l’est : +35 mm/an.
3. A et C se rapprochent de mm/an.
   Vitesse de C par rapport à A : 35 − 80 = −45 mm/an : A, à l’ouest, va vers l’est plus vite que C, ils se rapprochent de 45 mm/an.
4. Dans le référentiel international, B va à −15 mm/an. A y va à mm/an.
   80 + (−15) = +65 mm/an : changer de référentiel ajoute la même vitesse à toutes les plaques.
5. Et C, dans le référentiel international, à mm/an.
   35 + (−15) = +20 mm/an ; les vitesses relatives (80 et 35 mm/an) ne changent pas.