La Dynamique de la Litosphere

« 4ème thème LA DYNAMIQUE INTERNE DE LA TERRE – LA DYNAMIQUE DE LA LITHOSPHÈRE L’étude des ondes sismiques ont permis de construire un modèle de Terre formée d’enveloppes concentriques de natures différentes : croûte, manteau, noyau. La discontinuité de Mohorovicic, ou Moho, sépare la croûte du manteau. La distribution bimodale des altitudes observée entre continents et le fond des océans reflète un contraste géologique, qui se retrouve dans la nature des roches et leur densité. La croûte océanique est formée par la superposition du haut vers le bas : sédiments (peu épais), basalte en pillow-lavas, basalte en filons, gabbros.

Basalte et gabbro sont deux roches magmatiques, c'est-àdire issues du refroidissement et de la solidification d'un magma.

Basalte et gabbro partagent une même composition chimique et minéralogique (on y trouve surtout des cristaux de pyroxène et de feldspath plagioclase).

Leur densité est proche de 3.

Cependant, ces deux roches présentent des textures différentes : le gabbro est entièrement constitué de cristaux de grande taille (texture grenue), le basalte présente peu ou pas de grands cristaux, mais une grande quantité de très petits cristaux (les microlites) dispersés dans un matériau minéral non cristallisé (amorphe), appelé verre.

La texture du basalte est qualifiée de microlitique. Si la composition de la croûte continentale présente une certaine hétérogénéité visible en surface (roches magmatiques, sédimentaires, métamorphiques), une étude en profondeur révèle que les granites (roches magmatiques) en sont les roches les plus représentatives. L'étude des séismes au voisinage des fosses océaniques montre une répartition particulière des foyers sismiques le long d'un plan (plan de Wadati-Benioff) passant par la fosse, et descendant obliquement jusqu'à une profondeur de plusieurs centaines de kilomètres. Cette répartition est interprétée comme l'enfoncement du fond océanique, constitué de roches rigides, dans des roches au comportement plus souple, ductile (déformable).

Elle révèle l'épaisseur cette couche rigide, appelée lithosphère : environ 100 km. L'étude de la vitesse des ondes sismiques en fonction de la profondeur montre en général sous les continents comme sous les océans une diminution des vitesses pour des profondeurs supérieures à 100 km, et sur une épaisseur d'environ 200 km : c'est la LVZ (Low Velocity Zone) ou zone de faible vitesse. On appelle lithosphère l'ensemble des roches rigides situées au-dessus de cette limite, et asthénosphère les roches ductiles situées en dessous.

La lithosphère comprend ainsi la croûte (océanique ou continentale) et la partie la plus superficielle du manteau, rigide, le manteau lithosphérique. La séparation lithosphère/asthénosphère est une limite thermique, appelée isotherme 1300°C. L’asthénosphère est animée de mouvements de convection, dont la tomographie sismique tendrait à confirmer l’existence. 1er chapitre : LA CARACTÉRISATION DE LA MOBILITÉ HORIZONTALE DE LA LITHOSPHÈRE Depuis 1968, il est admis par la communauté scientifique que la lithosphère est découpée en plaques rigides et mobiles les unes par rapport aux autres : c’est le modèle de la tectonique des plaques. Comment a été mise en évidence cette mobilité horizontale ? I) La mise en évidence d’un découpage de la lithosphère en plaques rigides mobiles. Activité 1 : Mettre en évidence l’existence de plaques lithosphériques animées de mouvements horizontaux 1 A.

La localisation de l’activité géologique permet de mettre en évidence l’existence de plaques lithosphériques rigides Cf.

documents pages 140. La disposition des foyers sismiques et des volcans à la surface de la Terre permet de montrer que la lithosphère est découpée en un ensemble de plaques lithosphériques peu déformables, mais mobiles les unes par rapport aux autres (14 plaques principales, une quarantaine de microplaques). B.

Des mesures géodésiques permettent de calculer les vitesses de déplacement actuelles et d’identifier plusieurs types de frontières de plaques La géodésie est la science qui mesure et représente la surface terrestre (Helmert 1880). Cf.

documents pages 142-143. Les signaux envoyés vers la surface par de nombreux satellites géodésiques en orbite autour de la Terre permettent de connaître le positionnement de balises situées à la surface des plaques lithosphériques. Leur longitude, latitude et altitude sont mesurées en continu avec une précision inférieure au millimètre, ce qui permet de calculer des vitesses de déplacement absolu, par rapport au repère fixe des méridiens et parallèles terrestres.

Les vitesses calculées sont variables selon la plaque mais toujours de l’ordre de quelques cm/an. Le mouvement des plaques, les unes par rapport aux autres, détermine leurs déplacements relatifs. Les frontières de deux plaques adjacentes peuvent ainsi être animées de mouvements : - De divergence (éloignement de deux plaques) au niveau des dorsales. Ces zones sont marquées par du volcanisme et des séismes superficiels groupés sous l’axe de la dorsale et un fort flux géothermique (flux de chaleur qui atteint la surface de la Terre.

Il est exprimé en mW/m²). Ce flux élevé est lié à une anomalie thermique négative, visible par tomographie sismique, liée à la remontée asthénosphérique dans l'axe des dorsales et à la présence de magma à l'origine de la croûte océanique. Le volcanisme est de type effusif : magma chaud (1200°C) et fluide.

Il forme les roches caractéristiques de la croûte océanique : basalte et gabbro. - De convergence (rapprochement de deux plaques) au niveau des zones de : o Subduction : Ces zones sont aussi marquées par du volcanisme et des séismes, mais les foyers sismiques sont de plus en plus profonds (jusqu’à 600 km) à mesure que l'on s'éloigne de la fosse en direction de l'arc volcanique.

Ils s'inscrivent dans un plan incliné d’environ 100 km d'épaisseur appelé plan de Wadati-Benioff et traduisent le plongement d’une lithosphère océanique dans l’asthénosphère.

Elle passe sous une autre lithosphère (océanique ou continentale). Le volcanisme est de type explosif : magma plus froid (max 900°C), visqueux car riche en silicium et riche en gaz, avec formation de roches magmatiques caractéristiques de la croûte continentale (granitoïdes). Ces zones sont également caractérisées par un flux géothermique faible au niveau de la fosse et fort au niveau de l’arc volcanique. Ces anomalies de flux élevé sont visibles par tomographie sismique : anomalie négative au niveau de l’arc volcanique à cause de la présence de magmas à faibles profondeurs, et positive au niveau de la fosse et le long du plan de Bénioff car la lithosphère océanique qui plonge est froide. o Collision continentale où se déroule la formation des chaines de montagnes. Remarque : Il existe aussi des mouvements de coulissage (glissement horizontal de deux plaques l'une contre l'autre). Exercice 7** page 152 : Collision au nord de l’Inde. Exercice 8** page 152 : La localisation singulière de l’Islande. 2 II) Différentes méthodes permettent de déterminer les.... »