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T1 : La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant
T1/U1 : La tectonique des plaques : l’histoire d’un modèle
Ch2 : Une nouvelle théorie de la mobilité des plaques
lithosphériques : l’expansion océanique
I. De nouvelles observations au sein des océans
A. Les données topographiques
A la fin des années 50, de nombreuses découvertes en topographie océanique surviennent grâce a
l’apparition de nouvelles techniques d’échosondages. La présence de reliefs sous marins important est
ainsi mise en évidence, on observe particulièrement :
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Des chaines de montagnes sous marine appelées dorsales
Des zones de grandes profondeurs : les fosses océaniques
B. Etude des flux thermiques
Le flux géothermique est la dissipation mesurée en surface de l’énergie interne de la Terre. Le flux
géothermique moyen est de 60mW.m-2. mais de grande hétérogénéité sont observées à la surface du
globe. On observe ainsi un flux élevé à l’aplomb des dorsales traduisant une forte dissipation d’énergie.
A l’inverse au niveau des fosses, ce flux est anormalement faible
C. Le modèle du double tapis roulant
En 1962, utilisant les données topographiques des océans et celles des flux géothermiques Harry Hess
propose l’existence de courants de convections mantelliques selon le modèle du double tapis roulant. Au
niveau des dorsales, se situeraient des courants ascendants responsables de la formation de la croute
océanique. Au niveau Contrairement à l’idée de la dérive des continents, ceux-ci ne « flottent » pas sur
une enveloppe liquide. Au niveau de la dorsale, des laves sont émises c’est l’ACCRETION OCEANIQUE.
Cette remontée induit un mouvement latéral de part et d’autre de la dorsale, c’est l’expansion océanique.
Les matériaux émis au niveau de la dorsale donnent naissance à la lithosphère océanique
II. La confirmation d’une mobilité horizontale de la lithosphère
A. Apport du paléomagnétisme
L’étude des champs magnétiques fossiles s’effectue à partir des basaltes océaniques qui ont enregistré
les champs magnétiques lors de leur refroidissement. Ces analyses furent décisives pour mettre en
évidence l’existence d’une mobilité horizontale de la lithosphère s’appuie sur deux observations
essentielles. L’étude des paléopoles qui conduit à deux impossibilités :
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Déplacement erratique du pole nord magnétique
Plusieurs pôles magnétiques à un instant t
On peut répondre à ce problème en envisageant une mobilité de la lithosphère
La mise en évidence de bandes d’anomalies magnétiques symétriques par rapport à l’axe des dorsales
océaniques, corrélables avec les phénomènes d’inversion des pôles magnétiques (connus depuis le début
du siècle), qui permet de confirmer la formation de matière au niveau des dorsales (accrétion océanique)
et de calculer des vitesses d’expansion.
B. Apport de la sismologie
Au voisinage des fosses océaniques, on observe une très forte activité sismique. La distribution spatiale
des foyers des séismes en fonction de leur profondeur s’établit selon un plan incliné appelé plan de
Wadati-Benioff jusqu’à une profondeur de 700 km. L’interprétation de ces données sismiques permet
ainsi de montrer que la lithosphère océanique rigide s’enfonce dans le manteau au niveau des fosses
dites de subduction.
III. Le modèle de l’expansion océanique
A. Présentation du modèle
L’ensemble de ces données permettent de préciser le modèle de Harry Hess appelé extension ou
accrétion océanique. Le manteau terrestre est animé de mouvements de convection :
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les dorsales mettaient en évidence les courants ascendants
les fosses océaniques les courants descendants.
La croûte océanique, créée au niveau des dorsales et enfouie au niveau des fosses océaniques
(subduction), est continuellement recyclée. La croûte continentale, à cause de sa légèreté reste à la
surface de la Terre.
B. Lithosphère et asthénosphère
Les différences de vitesse des ondes sismiques qui se propagent le long du plan de Wadati-Benioff, par rapport
à celles qui s’en écartent, permettent de distinguer la lithosphère de l’asthénosphère. La lithosphère comprend
la croute et la partie la plus superficielle du manteau supérieur et possède un comportement rigide.
L’asthénosphère constitue le reste du manteau supérieur et possède un comportement ductile. La limite
inférieure de la lithosphère correspond généralement à l’isotherme 1300° C.