TP - La tectonique des plaques


Fichiers joints
BO :
La tectonique des plaques : l'histoire d'un modèle (1-B)


Problématique scientifique :

Alfred WEGENER a été le premier à introduire clairement l'idée de la mobilité horizontale des continents à la surface du globe (1912).
D'abord rejetés, ses travaux furent repris plus tard pour conduire finalement à la théorie de la tectonique des plaques.

Quels arguments ont permis à WEGENER de faire naître l'idée d'une mobilité horizontale de la lithosphère ?
Quelles sont les données supplémentaires qui, plus tard, ont permis l'acception de cette idée dans le cadre de la tectonique des plaques ?

Trucs et astuces

Le matériel permet aux élèves, sur différentes séances, de pratiquer une démarche d'investigation afin qu'ils proposent des modèles explicatifs de la mobilité des continents.
Ces modèles sont enrichis au fur et à mesure que de nouvelles données sont prises en considération (ex : découpage de lithosphère en plaques aux limites actives, âge des fonds océaniques). L'idée est donc de faire compléter par les élèves un transparent qu'ils pourront rectifier au gré de leurs investigations.

Pour aller plus loin :

Les activités menées peuvent être complétées par :
- l'étude des roches de la croûte et du manteau (cf. TP : Les caractéristiques pétrographiques de la croûte et du manteau terrestre).
- l'expansion océanique (cf. TP : Paléomagnétisme et expansion océanique).
- d'autres données (séismes et subduction, alignements volcaniques issus des points chauds, données GPS, etc.).






Mode opératoire

Le pack de cartes permet de démarrer l'étude de la tectonique des plaques par une première activité où les élèves retrouvent les arguments qui ont permis à WEGENER d'introduire l'idée d'une dérive des continents à l'échelle des temps géologiques.
Les données concernant la répartition mondiale des séismes permettent ensuite de comprendre comment s'est effectué le découpage en plaques de la surface terrestre (MORGAN, Mc KENZIE et LE PICHON – fin des années 60). Des données sur l'âge des fonds océaniques permettent enfin d'enrichir le modèle précédent.


Avant le TP

Pour montrer la grande originalité des travaux de WEGENER et les resituer dans leur contexte, on pourra aborder certaines conceptions parfois "originales" de la Terre avant le XXe siècle.
On pourra aussi, à la fin de la première activité, préparer les arguments qui, à l'époque, ont créé une opposition aux idées de WEGENER.


Pendant le TP

Une problématique est suggérée pour deux activités pour favoriser l'autonomie des élèves. Ils commencent par tracer sur le transparent les contours des continents dans leur position respective actuelle à partir du fond de carte.

1re activité : Les travaux et l'hypothèse de WEGENER
En 1915, WEGENER suggère l'existence d'une masse continentale unique (la Pangée) à la fin de l'ère Pri-maire (vers -270 Ma) qui se serait ensuite fragmentée en différents blocs ayant eu des déplacements relatifs. Retrouver les arguments qui ont permis à WEGENER de formuler cette hypothèse.
Matériel fourni : fond de carte, transparent, pièces détachées sur lesquelles figurent les données nécessaires (fossiles, paléoclimats et formations géologiques), feutre(s) effaçable(s) à sec, chiffon.
  1. Disposer les différents continents détachables à leur emplacement actuel sur le fond de carte. Comparer le contour des continents africain et sud-américain ainsi que la présence de fossiles identiques sur plusieurs continents. Que laissent supposer ces données ?
  2. Représenter sur le transparent la constitution probable de la Pangée imaginée par WEGENER ainsi que les hypothèses de mouvements des continents depuis l'éclatement de celle-ci jusqu'à l'actuel.

2e activité : Les plaques lithosphériques et leurs limites
  1. Repérer sur les cartes fournies les zones à forte activité volcanique et sismique (épicentre = -70 km). Tracer ces zones sur le transparent et commenter leur distribution géographique.
  2. Indiquer comment celles-ci peuvent rendre compte de la dislocation de la Pangée de Wegener d'une part et de la position des continents africain et sud-américain d'autre part.

3e activité : L'enrichissement du modèle par l'étude des sédiments océaniques
La campagne océanographique du Glomar Challenger (programme DSDP, Leg 3) a permis de réaliser plusieurs forages sous-marins dans l'Atlantique sud : la nature, l'âge et l'épaisseur des sédiments reposant sur la croûte océanique ont ainsi été directement connus.
Comment ces données ont-elles permis d'enrichir le modèle de la tectonique des plaques ?

Matériel fourni : fond de carte, pièces détachées sur lesquelles figurent les données concernant les sédiments océaniques de l'Atlantique sud, transparent, feutre(s) effaçable(s) à sec, chiffon.
  1. Déterminer l'âge des sédiments au contact de la croûte pour les forages 15 à 21 figurant sur la carte. Commenter la répartition de part et d'autre de la dorsale des plus vieux sédiments au contact de la croûte océanique.
  2. En quoi ces informations confirment-elles le rôle de la dorsale sud-atlantique dans le cadre de la tectonique des plaques ?


Résultats et exploitations

1re activité :
La complémentarité du tracé des côtes sud-américaines et africaines suggère que les deux continents étaient auparavant unis. Ceci expliquerait la présence de fossiles identiques sur les deux continents ainsi que la continuité de certaines formations géologiques très anciennes (cratons, chaînes de montagnes). L'âge des fossiles et des formations géologiques indiquerait que cette masse continentale unique existait il y a plusieurs centaines de millions d'années. La distribution géographique de certains fossiles a permis de définir des paléoclimats. Ainsi, une partie de la Pangée aurait été formée par l'Amérique du Sud, l'Afrique, l'Australie, l'Antarctique, l'Inde et Madagascar. La comparaison avec la position actuelle de ces continents permet de formuler des hypothèses de déplacement de ces masses.
Des faits à l'idée : l'hypothèse de la Pangée et de la dérive des continents.

2e activité :
Les séismes se répartissent suivant des bandes très longues et étroites qui se relaient sur toute la surface du globe. La distribution des plus forts reliefs se superpose à la distribution des séismes et souligne les limites de plaques. La position actuelle de l'Amérique du sud et de l'Afrique est liée à la présence d'une dorsale, frontière entre deux plaques qui aurait permis leur éloignement depuis l'éclatement de la Pangée jusqu'à nos jours.

3e activité :
L'âge des premiers sédiments reposant sur la croûte montre une répartition symétrique de ceux-ci par rapport à l'axe de la dorsale. Les sédiments les plus récents sont au plus près cet axe.
Cela confirme l'expansion océanique au niveau des dorsales. Le modèle prévoit que la croûte océanique est d'autant plus vieille qu'on s'éloigne de la dorsale (apport du magnétisme des roches de la croûte océanique). L'âge des sédiments en contact avec le plancher océanique confirme cette prédiction


En résumé


Tectonique des plaques et dérive des continents : une idée commune.
La dérive des continents s'est considérablement enrichie depuis sa formulation par WEGENER. Les données issues de nombreux champs de la géologie (séismes, volcanismes, sédiments, etc.) ont permis de formuler un modèle de la tectonique des plaques puis de l'enrichir.

Articles concernés
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Pack Historique de la tectonique des plaques (50704984)71,30 € TTC