Tectonique des plaques : structure du globe et mouvements

Rappels de 6e sur les séismes et les volcans ; la structure interne du globe (croûte, manteau, noyau, lithosphère et asthénosphère) ; les plaques et leurs vitesses ; la dérive des continents de Wegener ; dorsales, subduction et collision ; les points chauds.

À propos de cette page

Six problèmes à partir de documents : le forage de Kola et les ondes S, les fossiles de Wegener, l’âge des basaltes de deux dorsales, la subduction sous le Japon, l’archipel de la Société en Polynésie et la Méditerranée qui se referme.

6 problèmes, du plus simple au plus difficile. Écris tes réponses, puis « Vérifier ».

Résoudre un problème : la méthode

Je lis chaque document et je repère ce qui est mesuré (âge, profondeur, distance) et son unité.
Je compare les valeurs : comment varient-elles (de plus en plus vieilles, de plus en plus profondes, symétriques) ?
Je calcule si besoin : vitesse = distance ÷ durée ; km par Ma ÷ 10 = cm par an.
Je nomme le phénomène avec le vocabulaire du cours : divergence, subduction, collision, point chaud.
Je conclus en citant la donnée qui le prouve.

Problème 1 · Voir à l’intérieur de la Terre★★★Facile

Document 1 — Le forage de Kola. Dans la péninsule de Kola, en Russie, des ingénieurs ont creusé le trou le plus profond jamais réalisé : environ 12 km. Le rayon de la Terre mesure environ 6 370 km.

Document 2 — Les ondes S. Lors d’un séisme, des vibrations partent du foyer et traversent le globe : ce sont les ondes sismiques. Une sorte d’ondes, les ondes S, ne se propagent pas dans un liquide. Les sismologues observent qu’elles traversent la croûte et le manteau, mais qu’elles ne vont jamais plus loin que 2 900 km de profondeur.

1. Arrondi à la centaine, le rayon de la Terre est environ fois plus grand que la profondeur du forage.
6 370 ÷ 12 ≈ 531 : environ 500 fois. Le forage n’a fait qu’égratigner la surface.
2. D’après le document 2, les ondes S ne peuvent pas traverser une matière à l’état .
Les ondes S ne se propagent pas dans un liquide.
3. Les ondes S s’arrêtent à 2 900 km : l’enveloppe qui commence à cette profondeur est le .
À 2 900 km commence le noyau externe : il est donc liquide.
4. Les ondes S traversent le manteau : d’après le document 2, le manteau est donc .
Le manteau est solide ; ce n’est pas un océan de magma.

Problème 2 · Les indices de Wegener★★★Moyen

Document 1 — Une idée qui fait scandale. Alfred Wegener (1880-1930), météorologue et explorateur des régions polaires, publie en 1912 une idée qui fait scandale : les continents ne sont pas fixes, ils dérivent. Ils formaient autrefois un seul bloc, qui a commencé à se morceler il y a environ 200 millions d’années. Ses adversaires lui opposent une question : quelle force pourrait pousser un continent entier à travers le fond des océans ? Wegener propose la force centrifuge due à la rotation de la Terre ; les physiciens montrent qu’elle est beaucoup trop faible.

Document 2 — Deux fossiles.

Fossile	Ce que c’était	Où on le trouve
Mesosaurus	un petit reptile nageur des eaux peu profondes, d’environ 1 m	Brésil, Uruguay, Afrique australe
Glossopteris	une plante	Amérique du Sud, Afrique, Inde, Australie, Antarctique

Document 3 — L’âge des roches. Le plancher des océans actuels a presque partout moins de 200 millions d’années. Certaines roches des continents ont environ 4 milliards d’années.

1. D’après le document 1, Wegener a publié son idée ans avant sa mort.
1930 − 1912 = 18 ans. Il meurt sans avoir convaincu.
2. D’après le document 2, le fossile retrouvé sur le plus grand nombre de terres aujourd’hui séparées est .
Glossopteris : une même plante sur cinq terres aujourd’hui séparées par des océans.
3. D’après le document 1, la force proposée par Wegener pour déplacer les continents était la force .
La force centrifuge due à la rotation de la Terre, beaucoup trop faible : c’est pour cela que sa théorie a été rejetée.
4. D’après le document 3, l’âge maximal du plancher océanique est environ fois plus petit que celui des plus vieilles roches continentales.
4 milliards = 4 000 millions ; 4 000 ÷ 200 = 20. Le plancher océanique est sans cesse fabriqué puis détruit ; les continents, eux, se conservent.
5. D’après le document 3, le plancher océanique est toujours jeune : il est sans cesse fabriqué puis détruit. Il est fabriqué au niveau des océaniques.
Aux dorsales (accrétion), puis il disparaît dans les zones de subduction : c’est la tectonique des plaques, acceptée dans les années 1960. Wegener avait raison sur le mouvement, pas sur son moteur.

Problème 3 · Deux dorsales, deux vitesses★★★Moyen

Document 1 — L’âge des basaltes du plancher océanique (données simplifiées, proches des mesures ; les âges sont les mêmes des deux côtés de chaque dorsale).

Dorsale	Distance à la dorsale	Âge du basalte
Atlantique	120 km	10 Ma
Atlantique	240 km	20 Ma
Pacifique (près de l’île de Pâques)	750 km	10 Ma
Pacifique (près de l’île de Pâques)	1 500 km	20 Ma

Document 2 — Une Terre qui ne grossit pas. La surface de la Terre ne change pas au cours du temps.

1. Vitesse d’éloignement d’un basalte de l’Atlantique : km par Ma.
120 ÷ 10 = 12 km par Ma (et 240 ÷ 20 = 12 : la vitesse est régulière).
2. Soit, en cm par an : .
12 ÷ 10 = 1,2 cm par an.
3. Chaque côté s’éloigne de la dorsale à cette vitesse : l’Atlantique s’élargit donc de cm par an.
1,2 + 1,2 = 2,4 cm par an, entre les 2 et 3 cm par an du cours.
4. Vitesse d’éloignement d’un basalte du Pacifique : cm par an.
750 ÷ 10 = 75 km par Ma, soit 7,5 cm par an.
5. Arrondi à l’unité, la dorsale du Pacifique écarte les plaques environ fois plus vite que celle de l’Atlantique.
7,5 ÷ 1,2 = 6,25 : environ 6 fois plus vite.
6. D’après le document 2, toute cette lithosphère neuve doit disparaître ailleurs : dans les zones de subduction, elle s’enfonce dans le .
Elle plonge dans le manteau, où elle est recyclée.

Problème 4 · Le Japon, une zone de subduction★★★Moyen

Document 1 — Le séisme du 11 mars 2011. Un séisme de magnitude 9 se produit au large de la côte est du Japon. Son foyer se trouve à quelques dizaines de kilomètres sous le fond de la mer ; le point du fond de la mer situé juste au-dessus est à environ 70 km de la côte. Il déclenche un tsunami qui ravage la côte.

Document 2 — La profondeur des foyers des séismes (données simplifiées), selon la distance à la fosse du Japon, en allant vers l’ouest.

Distance à la fosse, vers l’ouest	50 km	150 km	250 km	350 km	450 km
Profondeur des foyers	30 km	70 km	110 km	180 km	300 km

Document 3 — Les reliefs. À l’est du Japon, le fond de l’océan Pacifique est creusé par une fosse très profonde, la fosse du Japon. Le Japon compte de nombreux volcans actifs, comme le mont Fuji.

1. D’après le document 2, plus on va vers l’ouest, plus les foyers des séismes sont .
De 30 km à 300 km : les foyers sont de plus en plus profonds vers l’ouest.
2. La plaque qui plonge s’enfonce donc vers l’.
Les foyers suivent la plaque qui plonge : elle s’enfonce vers l’ouest, sous le Japon.
3. Une plaque océanique qui plonge sous une autre : ce phénomène s’appelle la .
C’est la subduction, marquée aussi par la fosse du Japon.
4. Pour le séisme du 11 mars 2011, le point du fond de la mer situé juste au-dessus du foyer s’appelle l’.
C’est l’épicentre, ici en mer.
5. Sur la plaque qui reste en surface, la subduction fait naître une ligne de souvent explosifs, comme le mont Fuji.
Une ligne de volcans, en général entre 100 et 300 km de la fosse.

Problème 5 · L’archipel de la Société★★★Difficile

Document 1 — Un alignement d’îles. En Polynésie française, les îles de la Société s’alignent du sud-est au nord-ouest : Mehetia, Tahiti, Moorea, Huahine, Raiatea, Bora-Bora… Au sud-est, autour de Mehetia, des volcans sont encore actifs. Plus on va vers le nord-ouest, plus les îles sont anciennes, basses et érodées.

Document 2 — Loin des frontières. Ces îles sont au milieu de la plaque pacifique, à des milliers de kilomètres de toute frontière de plaques.

Document 3 — Une mesure (données simplifiées). Un volcan formé il y a 2 Ma au-dessus du point chaud se trouve aujourd’hui à 220 km de celui-ci.

1. Ces volcans, loin de toute frontière, sont alimentés par un point .
Un point chaud : une remontée fixe de matière chaude venue du manteau profond.
2. Aujourd’hui, le point chaud se trouve sous l’île de .
Sous Mehetia, là où les volcans sont encore actifs.
3. La plaque pacifique se déplace donc vers le .
Elle emporte les îles vers le nord-ouest, où se trouvent les plus anciennes.
4. D’après le document 3, la plaque avance de cm par an.
220 ÷ 2 = 110 km par Ma ; 110 ÷ 10 = 11 cm par an.
5. De Tahiti et de Bora-Bora, l’île la plus ancienne est .
Bora-Bora, plus au nord-ouest : elle s’est formée au-dessus du point chaud avant Tahiti.

Problème 6 · La Méditerranée se referme★★★Difficile

Document 1 — Deux continents qui se rapprochent. L’Afrique se rapproche de l’Europe, de quelques millimètres à environ 1 cm par an selon les endroits : la Méditerranée se referme lentement.

Document 2 — Les Alpes. Les Alpes sont nées du rapprochement de l’Afrique et de l’Europe. Des roches formées au fond d’un ancien océan s’y retrouvent aujourd’hui en altitude, plissées.

1. À 1 cm par an, l’Afrique se rapproche de l’Europe de km en 1 Ma.
1 cm par an = 10 km par Ma.
2. À cette vitesse, pour réduire de 500 km la largeur de la Méditerranée, il faudrait Ma.
500 ÷ 10 = 50 Ma.
3. Deux plaques qui se rapprochent forment une frontière de .
C’est une frontière de convergence.
4. Quand l’océan aura disparu, deux continents se rencontreront : ce sera une , comme pour les Alpes.
Ce sera une collision : aucun des deux continents ne plonge, une chaîne de montagnes se forme.
5. D’après le document 2, un océan séparait autrefois l’Afrique et l’Europe. Avant la collision, le plancher de cet océan a disparu par .
Par subduction : la lithosphère océanique, plus dense, a plongé dans le manteau ; quelques morceaux de son plancher ont été soulevés et plissés dans les Alpes.

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