Chapitre 5 - De la dérive des continents à la tectonique des plaques
I - Mise en place d'un modèle : la tectonique des plaques
Depuis les années 1950, des techniques d'échosondage permettent de cartographier les fonds océaniques. On découvre l'existence de reliefs sous marins tels que les dorsales.
Mesure du flux géothermique (= dissipation en surface de la chaleur interne du globe) révèle plusieurs variations : Il est en moyenne de 60 mW/m² mais il augmente considérablement à l'aplomb des dorsales
Ces variations révèlent la plus ou moins proximité des matériaux situés en profondeur et dont la température est élevée.
Hypothèse :
Hess suppose que le manteau terrestre serait animé de courants de convections :
Courants ascendants au niveau des dorsales qui seraient à l'origine de la formation de la croûte océanique
Courants descendants au niveau des fosses qui provoqueraient la disparition de la croûte
Apport du paléomagnétisme
Le champ magnétique terrestre est la conséquence d'écoulements de matière ionisée dans le noyau externe liquide. Certaines roches comme le basalte peuvent conserver les caractéristiques du champ magnétique contemporain à leur formation
Ces variations sont expliquées par une inversion du sens des cellules de convections au sein du noyau = perturbations
C'est en passant de l'état de lave à l'état de roche que le basalte enregistre le nord magnétique du moment : A 585°C (=point de Curie) se forme un minéral appelé Magnétite. La Magnétite fossilise le nord magnétique du moment par paléomagnétisme.
Les relevés magnétiques effectués au niveau du plancher océanique montrent certaines anomalies :
Ces zones d'anomalies sont disposées de manières symétriques à l'axe de la dorsale.
En 1963, des scientifiques proposent un modèle de formation du plancher océanique : Une montée permanente de lave basaltique dans l'axe des dorsales → les basaltes les plus anciens sont repoussés de part et d'autre de la dorsale. Le plancher océanique est alors en expansion à la manière d'un tapis roulant
Connaissant le calendrier géologique des inversions paléomagnétique, il est possible de mesurer la vitesse d'expansion des océans.
La tectonique des plaques
Au niveau des frontières de subductions, l'analyse des vitesses des ondes sismiques révèle la présence d'anomalies : Selon leur trajet, la vitesse des ondes varie
Les scientifiques Wadatti et Benioff constatent qu'au niveau des zones de subduction les foyers des séismes se repartissent selon un plan incliné (plan de Benioff) et plonge sous la fosse.
Les foyers des séismes peuvent atteindre jusqu'à 700 km de profondeur → Ces observations révèlent de la présence d'une structure rigide cassante qui entrainerait la création de foyers.
Ces données s'expliquent par la subduction d'une plaque froide, rigide de lithosphère océanique sous un manteau plus chaud, peu rigide : l'asthénosphère
L'isotherme 1300°C est la limite entre ces deux structures.
On découvre en 1960 l'existence de failles transformantes (= grandes cassures qui décalent l'axe des dorsales océaniques). Ces failles sont le témoin d'activités sismiques nombreuses qui correspondent à des mouvements de coulissage entre les plaques.
Fonctionnement de la dorsale
Les éléments radioactifs présent dans le manteau libèrent de l'énergie et dégagent de la chaleur : Cette chaleur va augmenter la température de la péridotite qui, en chauffant, va voir sa densité baisser. Sa densité étant plus faible, la péridotite va remonter et va être « aspirée » par l'appel d'air crée par le tiraillement de chaque côté de l'axe de la dorsale.
Les roches étant faiblement conductrices, elles conservent leur chaleur. En remontant dans le manteau, la pression qui l'entoure diminue, mais sa température reste constante → fonte partielle de la péridotite (20 %)
La péridotite fondue va constituer le magma et se loger dans la chambre magmatique, le reste va prendre le nom de Péridotite résiduelle.
De l'eau de mer va s'infiltrer dans le basalte et atteindre le toit de la chambre magmatique, refroidissant partiellement le magma qui s'y trouve. En arrivant à proximité de la chambre magmatique, la température de l'eau va considérablement augmenter et celle ci va se transformer en vapeur d'eau et émerger sous la forme de « fumeurs noirs »
Le magma refroidi va lui cristalliser. Le magma entièrement cristallisé prend le nom de Gabbro.
