Manifestations et conséquences des séismes (leçon)

Max : « Bonjour à tous. Enlevez vos blousons, asseyez-vous et sortez vos affaires. »

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Bonjour mes petits 🙂 Léo, peux-tu nous rappeler ce que vous avez fait lors de la séance précédente ? »

Léo : « Bien sûr que je peux 🙂 Nous avons étudié des articles de journaux qui parlaient de tremblements de terre. Nous devions trouver les manifestations et les conséquences des séismes. »

Max : « C’est bien ça. Samuel, as-tu retenu les manifestations des séismes ? »

Samuel : « Ce n’est pas très difficile. Je répète ce qu’à dit Léo lors de la séance précédente. Lors d’un séisme la terre tremble. Il y a des secousses qui durent de quelques secondes à quelques minutes. Ces secousses se produisent dans des régions plus ou moins étendues. »

Max : « Parfait 🙂 Léo, les conséquences possibles ? »

Léo : « Je vais répéter ce que Samuel a dit 🙂 Les conséquences possibles d’un tremblement de terre sont des dégâts aux constructions humaines, des blessés et/ou des morts et des sans-abris, des modifications du paysage et des tsunamis. »

Max : « C’est excellent 🙂 Il ne nous reste plus qu’à noter tout cela dans le cahier. Prenez vos stylos et notez. »

LES SÉISMES

Quels sont les manifestations et les conséquences d’un séisme ?

I. MANIFESTATIONS ET CONSÉQUENCES D’UN SÉISME.

Lors d’un tremblement de terre la terre tremble. Les vibrations durent de quelques secondes à quelques minutes et peuvent être ressenties jusqu’à plusieurs centaines de kilomètres.

Les séismes peuvent provoquer :

– des dégâts aux constructions humaines ;

– des blessés et des morts et des sans-abris ;

– des modifications du paysage (failles ou mouvements de terrains) ;

– des tsunamis.

Max : « Bien, si vous n’avez pas de questions vous pouvez rangez vos affaires. »

Léo : « J’ai une question moi monsieur Max ! »

Max : « Je t’écoute Léo.

Léo : « Les articles parlent de magnitude et d’échelle de Richter. Vous pouvez nous expliquer s’il vous plaît ? »

Max : « Bonne question Léo. Je répondrai à ta question lors d’une prochaine séance. »

Samuel : « Et l’épicentre monsieur Max ? Vous expliquerez l’épicentre ? »

Max : « Je l’expliquerai aussi Samuel. Pas d’autres questions ? »

Léo : « Non monsieur Max. »

Samuel : « Moi non plus. »

Max : « Alors rangez vos affaires et allez vous dégourdir les pattes en récréation. Au revoir mes petits. »

Samuel et Léo : « Au revoir monsieur Max ! »

Séance suivante

Vocabulaire de 4ème

Une faille est une cassure d’une couche de roche en deux blocs qui se déplacent l’un par rapport à l’autre.

L’épicentre d’un séisme est la zone où les dégâts ont été les plus importants.

L’intensité d’un séisme en un point est l’estimation des dégâts en ce point. Elle se mesure sur l’échelle E.M.S. 98 graduée de 1 à 12.

Le foyer d’un séisme est un point, situé en profondeur, d’où partent les ondes sismiques.

La magnitude d’un séisme renseigne sur l’énergie libérée lors d’un séisme. Elle se mesure sur l’échelle de Richter.

Les fosses océaniques sont des dépression allongées et étroites en bordure de continents ou d’arcs insulaires.

Les dorsales océaniques sont des montagnes allongées qui s’étirent sur 80 000 km au fond des océans. (On y observe un important volcanisme effusif).

Une nuée ardente est un nuage de gaz et de cendres qui dévale les pentes du volcan à haute vitesse. Au départ, une nuée ardente peut dépasser 500 km/h et 500°C.

Une éruption volcanique est l’émission de produits volcanique (gaz, cendres et laves) à partir d’un centre éruptif.

Un panache éruptif est constitué de cendres projetées verticalement par des gaz à haute vitesse.

Un magma est un mélange de liquide (roche fondue), de solides et de gaz à haute température.

La structure microlithique est caractéristique d’une roche volcanique. Une roche a structure microlithique est composée de cristaux visibles à l’œil nu, d’une matrice contenant des microcristaux.

Une structure grenue est la structure d’une roche magmatique constituée uniquement de cristaux.

La lithosphère est la couche la plus superficielle de la Terre. Elle est froide et cassante. Elle comprend la croûte et le manteau lithosphérique. La lithosphère repose sur l’asthénosphère.

L’asthénosphère est une couche solide, légèrement molle et chaude. Elle s’étend entre 100 et 700 km de profondeur.

La reproduction asexuée est la capacité qu’à un individu à se reproduire seul.

Un clone est un ensemble d’individus qui sont génétiquement identiques.

Une espèce est un groupe d’individus qui se ressemblent et qui peuvent avoir une descendance féconde.

Un individu fécond est un individu qui peut avoir une descendance.

Un individu stérile est un individu qui ne peut pas avoir de descendance.

Un individu hybride est un individu obtenu par croisement de deux espèces. Il est généralement stérile.

Un gamète est une cellule reproductrice.

Une gonade est un organe qui produit les gamètes.

La fécondation est la rencontre suivie de la fusion d’un ovule et d’un spermatozoïde. Elle donne naissance à une cellule-œuf à l’origine d’un nouvel individu.

Une espèce ovipare est une espèce dont les femelles pondent des œufs.

Une espèce vivipare est une espèce dont les petits viennent au monde entièrement formés.

Dérive des continents ou tectonique des plaques ?

Max : « Nous voici dans un nouveau complément 🙂 « 

Léo : « On aime bien les compléments nous 🙂 « 

Max : « Tant mieux. Vous me parliez de dérive des continents alors que je vous enseignais la tectonique des plaques. Voyons les différences. La dérive des continents est une intuition géniale d’un scientifique allemand du début du 20ème siècle : Alfred Wegener. C’était un astronome et météorologue. »

Samuel : « Il n’était pas géologue ? »

Max : « Non. Et ce fut un problème. Retournons au début du 20ème siècle. La météorologie n’est pas du tout précise et Wegener se lance dans des explorations du globe afin d’accumuler les observations dans l’espoir de réussir à affiner les modèles de prévisions météorologiques. Et c’est un esprit curieux. Ses observations ne se limitèrent pas à la météo. »

Léo : « Qu’a-t-il observé d’autre ? »

Max : « Des tas de choses. Des fossiles par exemple. Il a remarqué, mais il n’était pas le seul, que les aires de répartition de certains fossiles datés de 260 à 240 millions d’années avant nos jours étaient difficiles à expliquer. »

Samuel : « Quels sont ces fossiles ? »

Max : « Il y a 4 exemples classiques. Commençons par le mésosaure. C’est un ‘reptile’ d’eau douce qui pouvait atteindre un mètre de long. Regardez.

Max : « Ses fossiles s’observent au sud-est de l’Amérique du sud et au sud-ouest de l’Afrique. Le lystrosaure et le cynognathus ont également des aires de répartition assez étranges. »

Lystrosaurus

Cynognathus

Max : « Ce sont deux animaux terrestres. Le cynognathus s’observe lui aussi en Amérique du sud et en Afrique du Sud, un peu au nord des sites où ont été retrouvés les fossiles des mésosaures. Le cynognathus se retrouve aux mêmes endroits mais aussi en Inde et en Antarctique. »

 

Léo : « C’est étrange. Surtout pour des animaux d’eau douce ou terrestres. »

Samuel : « Ils n’ont pas pu traverser l’Atlantique à la nage ! »

Max : « C’est encore plus étrange pour des plantes ! On retrouve des fossiles de glossoptéris un peu partout dans l’hémisphère sud. »

Photographie de feuilles fossilisées de glossopteris

Carte de répartition mondiale de fossiles de 4 espèces

Léo : « Vous avez déjà remarqué que les côtes de l’Afrique et de l’Amérique du sud semblent bien s’emboîter ? « 

Samuel : « Ça m’a toujours surpris. »

Léo : « Si on les emboîte les aires de répartitions des fossiles semblent bien plus logiques ! »

Max : « C’est aussi ce que s’est dit Wegener. Regardez ce que ça donne. »

Samuel : « Tous les continents sont emboîtés ! »

Léo : « Ça marche bien… »

Max : « On appelle ce vaste continent ‘Pangée’ ce qui signifie ‘toutes les terres’.

Léo : « Et la Pangée explique d’autres faits ? »

Max : « Oui Léo. Certaines roches qui s’observent de part et d’autres de l’Atlantique par exemple. Voyons ça… »

Max : « Nous voyons qu’une vaste chaîne de montagne érodée se retrouve de part et d’autre de l’Atlantique. Une partie est appelée Appalaches et l’autre Mauritanides. »

Léo : « Ça alors ! Le plus étonnant est qu’une chaîne de montagnes montre qu’il y a eu collision de deux lithosphères continentales. Et là, la divergence a eu lieu dans la chaîne de montagnes ! »

Max : « Oui Léo. C’est le seul cas que je connaisse… »

Samuel : « Il y a autre chose encore ? »

Max : « Des traces de glaciation. Vous savez sûrement que les glaciers se déplacent. S’ils reposent sur des cailloux ou des rochers mobiles, ces rochers avancent eux aussi mais comme ils sont écrasés ils griffent les roches sur lesquelles ils avancent. On parle de stries glaciaires. Wegener en a observé beaucoup dans l’hémisphère sud. Et encore une fois, elles ne s’expliquent qu’en rassemblant les continents actuels en la Pangée. »

Max : « A partir de toutes ces observations Wegener a donc proposé la Pangée et la dérive des continents. Mais il n’a eu aucun succès. »

Léo : « Pourquoi ? »

Max : « Pour deux raisons qui sont évidemment liées. La première est qu’il n’était que météorologue. Une science qui n’était pas vraiment prise au sérieux à l’époque. Les géologues qui se prenaient pour de vrais scientifiques n’ont pas apprécié que ce ne fut pas l’un des leurs qui propose cette intuition. Et puis Wegener ne proposait pas d’explication. Il n’avait pas de théorie. »

Samuel : « Qu’est ce qu’une théorie monsieur Max ? »

Max : « La vérité pour un scientifique 🙂 Une théorie… Je vais vous donner trois des définitions les plus unanimement acceptées actuellement. »

Selon André Lalande (1991), une théorie scientifique est une large synthèse se proposant d’expliquer un grand nombre de faits.

Selon Robert Nadeau (1999) une théorie est un système intellectuel provisoire et révisable, utilisé comme moyen de coordonner, calculer, interpréter, comprendre, expliquer et prédire.

Selon Karl Popper (1902-1994) il s’agit d’un système formé d’énoncés synthétiques universels permettant, à l’aide de conditions initiales appropriées, de fournir une explication causales de faits exprimés par des énoncés singuliers, ou d’en effectuer la prédiction.

Léo : « Je ne comprends pas tout… Une théorie doit expliquer des faits et faire des prédictions. C’est ça ? »

Max : « C’est une version simple mais compréhensible. »

Samuel : « Je vois ! Wegener dit que les continents ont dû se déplacer pour expliquer les observations qu’il a faites. Mais il ne dit pas comment ils bougent. Alors ce n’est pas une théorie. »

Max : « Exact Samuel ! Mais c’est une intuition géniale ! Et c’est pour cela que les autre scientifiques l’ont détesté ! Il a eu cette intuition et, plein d’humilité, il leur a demandé de l’expliquer. »

Samuel : « Et la théorie de la tectonique des plaques, qui l’a inventée ? »

Max : « Il a fallu du monde 🙂 C’est une accumulation de publications qui a mené à cette théorie. Si je devais garder un nom… Je dirais Xavier Le Pichon dans les années 1980. 1986 il me semble. »

Léo : « Il aura fallu 70 ans pour comprendre ! »

Max : « Pour comprendre en partie. Nous ne savons pas tout encore ! Il reste du travail. Je vais reprendre cette théorie en un schéma. Vous êtes prêts ? »

Samuel et Léo : « Oui monsieur Max ! »

Max : « Il y a beaucoup de chaleur au centre de la Terre. Elle provoque des mouvements dans le manteau. On parle de cellules de convection. Ces mouvements se font à l’état solide. Ils sont à l’origine de la divergence des plaques et donc du fonctionnement des dorsales. Au niveau de la dorsale il y a fusion, formation de magma et volcanisme. Mais si de la lithosphère se crée, il faut qu’il en disparaisse. C’est ce qu’il se passe au niveau des fosses. Voilà, vous savez tout. »

Léo : « C’est pas très difficile en fait. »

Samuel : « Ben non. Dites monsieur Max, vous nous avez bien dit que vous ne deviez parler que de la lithosphère et de l’asthénosphère n’est ce pas ? »

Max : « Oui Samuel. »

Samuel : « Mais ce n’est pas possible d’expliquer la théorie de la tectonique des plaques avec si peu d’informations ! On ne peut rien expliquer ! »

Max : « Tu as compris mon problème Samuel. Soit je ne fais que ce qu’il m’est demandé et vous ne pouvez pas comprendre. Soit je vous explique et nous prenons du retard dans le programme. »

Léo : « Vous nous avez expliqué et nous vous en remercions monsieur Max. »

Samuel : « Tant pis si on ne voit pas tout. L’essentiel est de comprendre ce qu’on fait. »

Max : « Merci mes petits. Loin de moi l’idée de vous chasser mais il me semble que la sonnerie a retenti. »

Léo : « Alors on file ! »

Samuel et Léo : « Au revoir monsieur Max ! »

Max : « Au revoir mes petits ! »

Séance suivante

La convergence des plaques

Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez-vous et sortez vos affaires. »

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Bonjour mes petits. Voudriez-vous que je continue à vous raconter l’histoire des océans ? »

Samuel : « Oh oui ! »

Léo : « Oui monsieur Max. Je me demandais justement… La Terre ne grandit pas ? »

Max : « Non Léo. »

Léo : « Alors si les plaques s’écartent quelque part, il faut nécessairement qu’elles se rapprochent ailleurs. »

Max : « Oui Léo. Et c’est ce que j’allais vous expliquer. »

Samuel : « Nous écoutons. »

Max : « Reprenons la dernière étapes de l’ouverture d’un océan. »

Max : « Observez bien ce qu’on appelle la marge c’est-à-dire la zone de contact entre la lithosphère océanique et la lithosphère continentale. »

Léo : « On passe du vert à l’orange. »

Samuel : « Monsieur Max, qu’est-ce que c’est le jaune ? »

Max : « Les dépôts sédimentaires. Les sédiments viennent de l’érosion des roches des continents. Ça peut être de l’argile, du sable… Ici ce n’est qu’un détail. »

Samuel : « D’accord. Merci monsieur Max. »

Max : « Revenons à notre marge. Au bout d’un moment, 180 millions d’années ou plus, elle se détache. Il y a une cassure entre la lithosphère océanique et la lithosphère continentale. Et comme la lithosphère océanique est très dense, elle commence à s’enfoncer. »

Léo : « Et au niveau de la dorsale ça continue à pousser ! »

Max : « Et oui ! Par conséquent la plaque tout à gauche, continentale ne bouge plus, mais la lithosphère océanique avance encore. Et elle s’enfonce sous la lithosphère continentale. C’est la subduction océanique. »

Léo : « Auriez-vous un schéma ? »

Max : « Pas tout de suite. J’ai une vidéo 🙂 »

Vous pouvez comprendre que la lithosphère océanique plonge sous la lithosphère continentale. Évidemment, elle s’enfonce par à-coups et chaque à-coup s’accompagne de séismes. Et en s’enfonçant, elle s’échauffe et fond en partie. Un magma visqueux se forme et il est à l’origine d’un volcanisme explosif. Maintenant je peux vous montrer. »

Samuel : « Monsieur Max, ça ne devrait pas s’enfoncer un peu plus juste avant la lithosphère continentale ? »

Max : « Pourquoi dis-tu ça Samuel ? »

Samuel : « Pour expliquer les fosses océaniques. »

Max : « Excellente remarque Samuel ! Si, cela devrait ! »

Léo : « Alors on sait pourquoi il y a des séismes et des volcans  en Amérique du sud côté Pacifique. C’est la plaque Nazca qui plonge sous la plaque sud-Américaine. »

Samuel : « Monsieur Max, et les arcs insulaires ? Il n’y a pas de continent au niveau des arcs insulaires ! »

Max : « exact Samuel ! C’est un cas particulier de subduction, quand une lithosphère océanique plonge sous une autre plaque océanique. Regardez. »

Samuel : « Là on voit bien la fosse ! »

Max : « Oui Samuel. Petite précision. Les foyers des séismes ne peuvent être que dans la lithosphère. L’asthénosphère est trop molle pour casser. »

Léo : « Alors les séismes sont de plus en plus profond comme on l’a observé ! »

Samuel : « Monsieur Max, au bout de la lithosphère océanique il y a la lithosphère continentale. Que se passe-t-il quand elle arrive contre l’autre lithosphère continentale ? »

Max : « Il y a collision continentale ! »

Léo : « Boum les plaques ! »

Léo : « Là elles font pas boum les plaques ! »

Max :  » 🙂 Ça vient 🙂 « 

Max : « C’est un peu schématique… »

Léo : « Ça nous suffit. »

Samuel : « Nous avons compris. »

Max : « Tant mieux 🙂 Alors notons une courte leçon. »

IV. LA CONVERGENCE DES PLAQUES.

Lors d’un convergence, une lithosphère océanique va plonger sous une lithosphère océanique ou sous une lithosphère continentale. Dans les deux cas on parle de subduction. La plongée de la lithosphère océanique crée la fosse océanique et s’accompagne de séismes de plus en plus profonds. Lors de sa plongée la lithosphère océanique fond en partie. Un magma apparaît. Il est à l’origine des volcans explosifs.

Au bout d’un moment, deux lithosphères océaniques entrent en collision et il se forme une chaîne de montagnes.

Max : « Voilà mes petits ! Vous savez tout de l’ouverture et de la fermeture d’un océan. Avant de terminer je voudrais vous montrer une petite animation. »

Paleomaps

Léo : « On a remonté le temps ! »

Samuel : « Puis c’est reparti dans l’autre sens ! »

Léo : « Et on sait comment ça va être ! »

Samuel : « Monsieur Max, c’est ça qu’on appelle la dérive des continents ? »

Max : « Excellente question Samuel ! Si tu ne l’avait pas posé j’allais vous annoncer que nous avions terminé la géologie ! »

Samuel : « Zutalor ! »

Max : « Je vais vous faire un autre complément 🙂 A tout de suite 🙂 « 

Doc convergence

Un autre complément

Séance suivante

La divergence des plaques

Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez-vous et sortez vos affaires. »

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Bonjour mes petits. »

Léo : « Monsieur Max, on peut vous demander quelque chose ? »

Max : « Vous pouvez, bien sûr. »

Samuel : « Nous aimerions que vous nous racontiez l’histoire des océans. »

Léo : « On a vu qu’il s’ouvraient les océans. Alors on s’est dit qu’avant ils existaient pas. »

Samuel : « Et on aimerait que vous nous racontiez l’histoire. »

Léo : « Vous voulez bien ? »

Max : « Vous travaillez bien. Vous êtes attentifs. Vous méritez bien de vous reposer un peu. Je vais donc satisfaire votre demande. Mais d’abord je dois faire un petit rappel. Souvenez vous que la lithosphère repose sur l’asthénosphère. Toute cela correspond aux 700 km les plus externes du manteau qui a, à sa base, la petite couche D ». »

Samuel : « Et encore dessous il y a le noyau externe liquide et le noyau interne solide. »

Max : « Oui Samuel. Chose étrange, l’histoire d’un continent débute au sein d’un continent. Ou plutôt profondément sous un continent. De la chaleur va du centre de la Terre vers l’extérieur. Plus précisément, elle vient de la petite couche D ». La concentration de chaleur conduit à une remontée du manteau à l’état solide. »

Samuel : « A l’état solide ? »

Max : « Oui Samuel. Le manteau remonte à l’état solide et va s’accumuler sous la lithosphère qui se bombe. Je peux vous montrer un modèle de ce qu’il se passe. Mais avec des liquides. Regardez ça. »

Léo : « C’est ça qu’il se passe dans la Terre ? »

Max : « Oui Léo. Mais à l’état solide. »

Léo : « Rholala ! Mais ça doit prendre du temps ! »

Max : « Le panache mantellique remonte en plusieurs dizaines de millions d’années.

Samuel : « On voit que la couche rouge descend le long des parois. »

Léo : « On ne voit pas bien mais elle doit s’écarter à l’endroit où l’équivalent du panache mantellique arrive à la surface. Il se pousse sur les côtés et entraîne la couche rouge sur les côtés. »

Samuel : « Il y a donc divergence des plaques au centre et convergence sur les bords. Sauf que ce ne sont pas des plaques lithosphériques. »

Max : « Vous avez tout compris 🙂 Revoyons cela en détail si vous le voulez bien. »

Léo : « Nous voulons bien. »

Max : « Léo, tu supposais que la couche rouge en surface devait s’écarter. Modélisons un écartement. Ce n’est pas vraiment possible de le faire avec du liquide. Je prendrais donc des poudres de couleurs différentes que je disposerai en couches alternées puis je modéliserai une divergence. Voilà ce que ça donne… »

Samuel : « On voit des failles apparaître ! Dans la réalité elles doivent s’accompagner de séismes superficiels ! »

Léo : « Puis les blocs s’enfoncent un peu au centre et il y a comme des crêtes sur les côtés ! »

Samuel : « Ce n’est pas ce qu’il se passe en ce moment dans le rift Est-Africain ? »

Max : « Si Samuel. Regardez ça. »

Photographie d’une faille en extension dans la région de l’Afar qui prolonge le rift est-africain au nord.

Léo : « C’est comme le modèle ! »

Max : « Et c’est comme ça tout le long du rift. »

Carte montrant la localisation du rift Est-Africain

Samuel : « Mais le long du rift, il y a du volcanisme. Comment explique-t-on ce volcanisme ? »

Max : « Faisons un autre modèle. Je vous montre puis nous en discuterons. « 

Léo : « Il y a un problème avec le basalte. Il vient d’où en vrai ? »

Max : « C’est le panache mantellique qui remonte. Il est solide au début. Mais vous avez sûrement remarqué que lorsque les roches s’écartent elles deviennent de plus en plus fines. »

Samuel : « Oui. Et à la fin elles sont tellement fines qu’elles ne sont plus là 🙂 »

Léo : « Mais oui ! Vous nous aviez dit que l’épaisseur de la lithosphère pouvait être nulle ! Pas de lithosphère du tout ! C’est ça ! »

Max : « Exact ! Comme il n’y a plus de roches au-dessus de l’asthénosphère, elle fond. La physique l’explique bien. Imaginons un solide très chaud mais sous pression. Il reste solide. Mais si on fait baisser la pression, il fond. »

Samuel : « Là ça donne un magma qui deviendra du basalte. »

Max : « Vous comprenez tout 🙂 »

Léo : « Ce qu’il y a de bien avec ce que vous racontez c’est que ça explique toutes les observations que nous avons faites lors des deux premiers chapitres. Il y a des failles en extensions, des séismes superficiels et du volcanisme effusifs. »

Samuel : « Et nous savons que les continents s’écartent. Nous l’avons mesuré ! »

Max : « C’est le principe de la théorie mes petits. Une théorie explique les faits. »

Léo : « Rholala c’est drôlement bien la science 🙂 »

Max : « Ce constat me ravit 🙂 Bien reprenons un peu. J’en étais donc à la remontée du panache mantellique sous la lithosphère. Le magma s’accumule sous la lithosphère qui se bombe. Cette déformation de la lithosphère va faire apparaître des failles. Il y a donc des petits séismes superficiels. Mais le manteau qui est remonté ne peut pas s’accumuler indéfiniment sous la lithosphère. Il va s’écouler sur les côtés. C’est l’asthénosphère qui se déplace, entraînant la lithosphère. La divergence commence. Les failles s’écartent et la pression sur les roches en dessous diminue ce qui provoque la fusion partielle du manteau. Un magma apparaît et le volcanisme commence. « 

Max : « La lithosphère s’étire. Il y a un effondrement en escaliers qui forme un rift. Le magma s’infiltre de plus en plus et le volcanisme s’intensifie. Nous en sommes au stade du rift continental. C’est ce qui est en train de se passer en Afrique de l’ouest. »

Max : « Ensuite les plaques lithosphériques continuent de diverger.  Le rift s’enfonce en dessous du niveau de la mer qui l’envahit. Le volcanisme est de plus en plus intense et une croûte basaltique se met en place en occupant l’espace laissé entre les deux morceaux de lithosphère qui continuent de s’écarter. Il y a maintenant deux plaques séparées par une dorsale. Nous sommes au stade océan étroit également appelé stade Mer Rouge. »

Léo : « Alors la Mer Rouge est un océan tout jeune ! »

Samuel : « Je comprends la différence entre les mers et les océans maintenant ! Au fond d’un océan il y a une dorsale et donc du volcanisme ! Et l’océan grandit ! Pas la mer ! »

Max :  » Vous comprenez vraiment tout 🙂 La divergence continue et de la lithosphère océanique continue de se former. C’est le stade océan Atlantique. C’est comme cela que de la nouvelle lithosphère océanique se forme au niveau des dorsales. Voilà mes petits. C’en est fini pour la divergence des plaques. »

Samuel : « Merci monsieur Max. »

Max : « Il faut quand même que nous écrivions une leçon. Prenez vos cahiers et notez. »

III. LA DIVERGENCE DES PLAQUES.

La divergence commence au sein d’un continent. Le manteau, chauffé par en dessous remonte. Il s’accumule puis s’écoule sur les côtés. L’asthénosphère s’écarte en entraînant la lithosphère. Un rift apparaît. Le manteau fond et donne un magma fluide à l’origine de volcans effusifs. A chaque mouvement un séisme superficiel se produit.

Si la divergence continue une dorsale apparaît et sépare deux plaques lithosphérique. De la lithosphère océanique se met en place. C’est le stade océan étroit illustré actuellement par la Mer Rouge. Puis l’océan s’élargit et on arrive au stade océan Atlantique.

Max : « Je vous ferai une fiche. Pour le moment, allez chahuter un peu. Vous êtes un peu trop sages à mon goût 🙂 « 

Samuel et Léo : « Au revoir monsieur Max ! »

Max : « Au revoir mes petits ! »

Doc divergence

Séance suivante

Sources : Pierre-André Bourque

Merci à toi qui souris tout le temps. Ton travail m’a bien aidé. Surtout à me remotiver à écrire.

Les mouvements des plaques

Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez-vous et sortez vos affaires. »

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Léo : « Monsieur Max, puis-je faire le petit rappel ? »

Max : « Si tu veux Léo. »

Léo : « Nous avons vu que la surface de la Terre est découpée en une douzaine de grands morceaux appelés plaques lithosphériques. La lithosphère est la couche la plus superficielle de la Terre. Elle comprend la croûte et le manteau lithosphérique. Ça fait environ 100 km d’épaisseur. Dessous, il y a l’asthénosphère. Elle va jusqu’à 700 km de profondeur. »

Max : « C’est un bon résumé 🙂 »

Samuel : « Monsieur Max, j’ai une question. »

Max : »Vous avez toujours des questions. Sachez que j’apprécie votre curiosité. »

Samuel : « Merci monsieur Max. J’ai remarqué quelque chose sur les cartes du monde. Est-ce normal que j’ai l’impression que l’Afrique et l’Amérique du sud pourraient s’emboîter l’une dans l’autre ? »

Max : « Bien observé Samuel. Regardons cela de plus près. »

Carte montrant la juxtaposition de l’Afrique et de l’Amérique du sud (Les espaces sont représentés en rouge et les chevauchements en bleu).

Léo : « Ah oui ! Ça alors ! Ça voudrait dire que ces deux continents se sont écartés ? »

Samuel : « C’est ce que je me suis dit aussi. C’est possible ça monsieur Max ? »

Max : « Il faudrait vérifier. »

Samuel : « On pourrait mesurer la distance entre deux points chaque année. On verrait peut-être que la distance augmente en fonction du temps. »

Léo : « Si ça augmente encore… Peut-être que ça s’est arrêté. Et puis il faudrait pouvoir mesurer cette distance avec précision. Je ne sais pas si c’est possible ça. »

Max : « Disons qu’avec les techniques modernes c’est assez facile à faire. Il suffit de mesurer la distance séparant deux points grâce aux satellites. Prenons un exemple… « 

Graphiques représentant le déplacement d’un point en France (en cm) en fonction du temps (en années) (source Hachette, SVT 4ème, programme 2007)

Samuel : « Monsieur Max, la latitude, c’est bien la position d’un point par rapport à l’équateur ? »

Max : « Oui Samuel. »

Léo : « Et donc, la longitude c’est par rapport au méridien de Greenwich. »

Samuel : « On voit que le point s’est déplacé d’environ 18 cm vers le nord entre 1995 et 2006. »

Léo : « Et le même point s’est déplacé d’environ 26 cm vers l’est entre 1995 et 2006. »

Samuel : « Comment fait-on pour trouver le bon mouvement et son déplacement réel ? »

Max : « Avez-vous déjà eu des cours de mathématiques ? »

Léo : « Ben oui ! »

Max : « Connaissez-vous le théorème de Pythagore ? »

Samuel : « On l’a étudié, oui. »

Max : « Alors appliquons le ! »

Léo : « Mais ! Monsieur Max, le théorème de Pythagore s’applique à un triangle rectangle ! »

Max : « Et comme ça ? »

Léo : « Ben comme ça ça marche ! On sait que le carré de D est égal à la somme des carrés de 18 et de 25. »

Max : « Exact ! Ce qui donne… »

Samuel : « Ce qui donne que le point étudié situé en France s’est déplacé de 31 cm vers le nord-est en 11 ans. Ce qui fait… environ 2,8 cm par an ! »

Max : « Si nous faisions la même chose avec un point situé en Amérique du Nord nous obtiendrions à peu près la même chose. »

Léo : « Mais alors ça veut dire que l’océan Atlantique s’écarte ! »

Max : « Oui Léo, l’océan Atlantique s’ouvre 🙂 Les plaques se déplacent les unes par rapport aux autres. »

Samuel : « Mais… »

Max : « Oui Samuel ? »

Samuel : « Je ne suis pas sûr mais il me semble que la Terre ne grandit pas. Si des plaques s’écartent, il doit y en avoir qui se rapprochent alors ! »

Max : « Absolument 🙂 Et par endroits, elles coulissent l’une contre l’autre. Cela me fait penser que j’ai un travail à vous donner pour la prochaine fois. Vous allez vous approprier cela en réalisant une carte. Je vous distribue le même fond de carte que la dernière fois, puis vous colorerez les limites de plaques. Vous utiliserez le bleu pour les zones de divergence, le rouge pour les zones de convergence et le vert pour les zones de coulissement. Puis vous remplirez le tableau joint à la carte. »

Samuel : « Nous devons le faire maintenant ? »

Max : « Non mes petits. Vous ferez ce travail pour la prochaine fois. »

Léo : « Oups ! Vous l’aviez dit. »

Max : « Cela ne devrait pas vous poser trop de problème. Voici le document. N’oubliez ni le titre ni la légende. « 

Samuel et Léo : « Oui monsieur Max ! »Activité : les mouvements des plaques (version imprimable)

Max : « Avez-vous des questions ? »

Samuel : « Oui 🙂 Enfin, pas vraiment. Mais un peu. »

Max :  » 🙂 Je t’écoute Samuel. »

Samuel : « Si les plaques bougent, ça implique que les cartes du monde changent avec le temps. C’est possible de reconstituer les cartes anciennes ? »

Léo : « Et de voir les cartes futures ? »

Max : « C’est possible. J’ai même un petite vidéo à vous montrer si vous voulez. Mais j’ai peur qu’elle empiète sur votre récréation. »

Léo : « C’est pas grave ! On veut voir ! »

Max : « D’accord 🙂 Cette vidéo commence par remonter le temps jusqu’il y a 250 millions d’années. Puis elle revient à l’actuel et montre ce qu’il va peut-être se passer pendant les 250 millions d’années à venir. »

Paleomaps

Léo : « Rholala ! »

Max : « Mes petits, la leçon est terminée. Filez vite ! »

Samuel : « Oui monsieur Max. »

Samuel et Léo : « Au revoir monsieur Max ! »

Max : « Au revoir mes petits. »

Critères d’évaluation de la carte

Séance suivante

La structure de la Terre

Max : « Nous voici donc dans le complément. Je vous remercie de m’avoir suivi 🙂 « 

Léo : « Parlez-nous de la structure de la Terre monsieur Max s’il vous plaît ! »

Max : « Commençons par un peu de théorie. Je vais faire bref rassurez-vous. C’est grâce aux ondes sismiques que nous savons que la Terre est constituée de couches concentriques. Quand il y a une surface de discontinuité, les ondes sismiques rebondissent un peu dessus. En enregistrant les ondes sismiques on peut mettre en évidence ces surfaces de discontinuité. »

Léo : « Alors avec les ondes sismiques on pourrait voir les limites entre les pages d’un livre ? »

Max : « C’est une bonne comparaison Léo. Bien, commençons. C’est en 1909 qu’intervient la première découverte. Pour rappel, le sismomètre, qui permet d’enregistrer les ondes sismiques n’a alors que quelques années puisque von Reuber Paschwitz en a créé le premier exemplaire vers 1885. En 1909 le croate Andrija Mohorovicic découvre la première discontinuité. Elle se trouve vers 5 à 10 km de profondeur sous les océans et entre 20 à 90 km sous les continents. Cette discontinuité entre deux couches solides a depuis été appelée discontinuité de Mohorovicic ou plus simplement Moho. Le Moho sépare la croûte de ce qui a été appelé manteau. »

Léo : « Monsieur Max, pourriez-vous nous rappeler le rayon de la Terre s’il vous plaît ? »

MAx : « Bien sûr Léo. Ce rayon est d’environ 6 500 km. »

Samuel : « Elle est toute fine la croûte ! »

Léo : « Surtout la croûte océanique ! 5 km pour 6500 ! Ça fait… environ 0,07% ! Rholala ! Bon, il y a la croûte toute fine qui repose sur le manteau. Et il est profond comment le manteau ? »

Max : « Nous le savons grâce au scientifique allemand Beno Gutenberg. En 1912 il mit en évidence une discontinuité entre le manteau et le noyau externe. Vous vous doutez que cette discontinuité porte son nom depuis. C’est la discontinuité de Gutenberg. On la nomme également interface noyau-manteau ou CMB (core-mantle boundary). »

Léo : « Le noyau externe est liquide ? »

Max : « Eh oui ! C’est grâce à la géologue danoise Inge Lehmann que nous le savons. C’est elle qui, en 1936, découvre une nouvelle discontinuité, la discontinuité de Lehmann. C’est celle qui sépare le noyau externe liquide du noyau interne solide également appelé graine. »

Samuel : « Alors il y a… 1, 2, 3 et 4 couches principales ! Le noyau interne, le noyau externe, le manteau et la croûte. »

Max : « Ce serait trop simple 🙂 Inge Lehmann, toujours elle, a découvert une autre discontinuité, moins nette. Elle se trouve vers le sommet du manteau. Ah ! J’ai oublié de vous dire quelque chose. Les trois discontinuités dont je vous ai parlé ne sont pas de même nature. Le Moho sépare deux milieux solides. Ils diffèrent par la nature des roches. Les continents sont constitués de granite. »

Léo : « Une roche grenue ! On en a déjà vu du granite ! »

Max : « Oui Léo. La croûte océanique est elle, composée de basalte. »

Samuel : « On l’a dessinée et vue au microscope. Il y a un verre, des microlites et des cristaux. On dit qu’elle a une structure microlitique et c’est une roche volcanique. »

Léo : « Du volcanisme effusif comme au niveau des dorsales ou des points-chauds ! »

Max : « Quel plaisir de vous avoir comme élèves ! Vous vous souvenez de tout ! »

Léo : « C’est parce qu’on étudie, nous ! »

Samuel : « Et qu’on aime bien vos cours ! »

Max : « C’est surtout parce que vous étudiez… Le manteau est constitué de péridotites. »

Léo : « Vous nous avez montré une photographie de péridotite observée au microscope. »

Max : « Oui. Vous ai-je montré un échantillon ? »

Samuel : « Un échantillon du manteau ? Vous avez un échantillon des roches du manteau ? »

Max : « Oui 🙂 Il arrive que le magma basaltique entraîne avec lui des fragments de manteau qui ne se sont pas trop modifiés au passage. Vous voulez voir ? »

Léo : « Un morceau du manteau ? Ben oui ! »

Max : « Alors je vous le montre 🙂 Je vais le chercher… Voilà ! »

Une enclave de péridotite dans un basalte de point chaud

Samuel : « Waouh ! Un morceau de manteau ! »

Léo : « On en a de la chance ! C’est pas tout le monde qui voit ça ! »

Samuel : « Merci monsieur Max ! »

Max : « A votre service mes petits. Reprenons. La discontinuité de Gutenberg est plus complexe. Elle sépare deux milieux de compositions ET d’états différents. On passe des péridotites solides à un mélange de fer, nickel et soufre liquide. La discontinuité de Lehmann sépare simplement deux couches d’états différents. On trouve le même mélange de fer, nickel et soufre mais dans le noyau interne, ce mélange est à l’état solide. Vous suivez ? »

Samuel et Léo : « Oui monsieur Max ! »

Max : « Alors revenons à Inge Lehmann. elle découvrit en même temps que la limite au sein du noyau montre une autre limite, moins nette, au sein du manteau supérieur. Cette zone un peu diffuse se caractérise par un ralentissement des ondes sismiques. On parle de LVZ pour Low Velocity Zone. »

Samuel : « Comment on explique le ralentissement des ondes sismiques ? »

Max : « Par une diminution de dureté. Il y a là, au sein du manteau supérieur, une couche légèrement molle qui a été nommée asthénosphère. Au dessus, recoupant en partie le manteau supérieur et la croûte, on trouve la lithosphère. »

Léo : « Ça se complique un peu là… »

Max : « Un schéma pourrait vous aider. Regardez… »

Coupe schématique de la Terre (source AVG)

Léo : « Je comprends ! C’est dans le manteau supérieur que c’est compliqué. Il y a le manteau asthénosphérique mais on dit seulement asthénosphère. »

Samuel : « Et la lithosphère comprend le manteau lithosphérique et la croûte ! »

Max : « Vous avez compris. Normalement je ne devrais vous parler que de l’asthénosphère et de la lithosphère. »

Samuel : « Et pas du reste ? »

Max : « Ben non. Mais comme vous comprenez tout… Je peux faire un complément dans le complément 🙂 « 

Samuel et Léo : « Oh oui ! »

Max : « Il existe une petite couche, appelée D » (on dit D seconde) à la base du manteau. Dans cette couche se trouvent de grandes quantités d’éléments radioactifs. »

Samuel : « Des éléments radioactifs ? Ceux qui se désintègrent en produisant de l’énergie ? »

Max : « Exact ! Tu m’impressionnes Samuel. »

Léo : « Mais s’il y a production d’énergie… Ça chauffe et les roches du dessus fondent ! »

Max : « Exact aussi 🙂 Et tu m’impressionnes tout autant que Samuel. Bon, si vous n’avez pas de questions nous pouvons retourner dans notre article précédent. »

Léo : « Allons-y alors ! »

Andrija Mohorovicic

(1857-1936)

Beno Gutenberg

(1889-1960)

Inge Lehmann

(1888-1993)

Retour aux plaques lithosphériques

Les plaques lithosphériques

Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. »

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Bonjour 🙂 Qui veut faire un petit rappel ? »

Léo : « La dernière séance ? »

Max : « Oui Léo. »

Samuel : « Moi monsieur Max ! Nous avons réalisé une carte montrant la répartition mondiale des volcans et des séismes. En fait, les volcans et les séismes s’observent à peu près aux mêmes endroits, le long de fines zones très allongées : les dorsales, les fosses et les chaînes de montagnes. »

Max : « Très bien  Samuel ! Je montre cette carte une nouvelle fois. « 

Carte montrant la répartition mondiale des séismes et des volcans.

Léo : « Mais ça veut dire qu’il y a de vastes zones dans laquelle il ne se passe presque rien alors ! »

Max : « Exact Léo. Ce sont ces zones calmes qui sont appelées plaques tectoniques. »

Léo : « Monsieur Max, auriez-vous une carte de ces plaques tectoniques s’il vous plaît ? »

Max : « C’était prévu Léo 🙂 La voici… »

Carte des plaques tectoniques

Léo : « Elles sont grandes ces plaques ! »

Samuel : « Et elles ne correspondent pas forcément à un continent ou à un océan. »

Léo : « Tu as vu comme la plaque africaine ressemble à l’Afrique ? »

Samuel : « Oui, mais en plus grand, avec de l’océan tout autour sauf au nord. »

Léo : « Et l’Europe et l’Asie sont soudées ! »

Samuel : « C’est l’Eurasie ! »

Max : « Oui, vous avez en tous points raison 🙂 Les plaques ne correspondent pas aux continents. Elles portent souvent un peu d’océan et un peu de continent. »

Léo : « Il y en a qui ne portent que de l’océan comme la plaque pacifique, la plaque Cocos, la plaque Nazca… »

Samuel : « Monsieur Max, on voit bien que les plaques sont très grandes. Mais leur épaisseur ? Peut-on connaître leur épaisseur ? »

Max : « Oui c’est possible. Mais pour cela nous allons faire un petit détour par un complément. Suivez moi ! »

Le complément

Léo : « Il était bien le complément 🙂 « 

Max : « J’en suis ravi. Alors, Samuel, as-tu la réponse à ta question ? Je te rappelle que tu voulais connaître l’épaisseur des plaques lithosphériques. »

Samuel : « Les plaques lithosphériques comprennent la croûte et le manteau lithosphérique. Alors ça fait… Je sais pas en fait. »

Max :  » 🙂 La lithosphère mesure de 80 à 120 km d’épaisseur. Mais nous verrons que son épaisseur peut être nulle. Je vous l’expliquerai. L’asthénosphère va jusqu’à 700 km de profondeur. Avez-vous des questions ? »

Samuel et Léo : « Non monsieur Max ! »

Max : « Alors nous pouvons noter la leçon. Prenez vos cahiers et notez. »

LA TECTONIQUE DES PLAQUES

I. LES PLAQUES LITHOSPHÉRIQUES.

L’activité interne du globe se manifeste par des séismes et du volcanisme. Cette activité est concentrée dans des zones étroites et allongées. Ce sont les dorsales, les fosses et les chaînes de montagnes. Ces zones délimitent de vastes zones inactives qui sont les plaques lithosphériques. Elles sont épaisses de 80 à 120 km. L’activité géologique se concentre aux limites des plaques.

La lithosphère est la couche la plus superficielle de la Terre. Elle est froide et cassante. Elle comprend la croûte et le manteau lithosphérique. La lithosphère repose sur l’asthénosphère.

L’asthénosphère est une couche solide, légèrement molle et chaude. Elle s’étend entre 100 et 700 km de profondeur.

Max : « Toujours pas de questions ? »

Léo : « Non. C’est très clair. »

Max : « Alors vous pouvez sortir vous aérer en récréation. »

Samuel et Léo : « Au revoir monsieur Max ! »

Max : « Au revoir mes petits ! »

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LA TECTONIQUE DES PLAQUES

Dans ce chapitre nous allons essayer de comprendre la localisation des séismes et des volcans. Nous verrons que la surface de la Terre est constituée d’une douzaine de morceaux qui se déplacent les uns par rapport aux autres. Ce sont les fameuses plaques tectoniques. Nous verrons que ces mouvements sont de trois types et qu’ils sont responsables du visage actuel de la Terre. Ce visage n’est toutefois pas immuable puisque les plaques se déplacent. Je tacherai de vous faire comprendre que ces mouvements sont à l’origine de l’ouverture des océans. Eh oui ! Les océans naissent eux aussi 🙂 Mais ils se referment également et des chaînes de montagnes apparaissent… Évidemment ces mouvements sont lents et personne ne verra un nouveau visage de la Terre.

Voilà pour le programme. Nous pouvons commencer 🙂

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La répartition mondiale des volcans

Max : « Bonjour à tous ! enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. »

Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »

Max : « Bonjour mes petits. Aujourd’hui nous n’allons pas travailler de la même façon que d’habitude. Je vais commencer par vous faire un cours puis je vous donnerai un activité à faire. Commençons… »

IV. LA RÉPARTITION MONDIALE DES VOLCANS.

Les volcans actifs ne sont pas répartis au hasard à la surface de la Terre. On les trouve :

– en bordure des continents eux-mêmes bordés par des fosses océaniques (volcans explosifs) ;

– dans les arcs insulaires (volcans explosifs) ;

– le long des dorsales océaniques (volcans effusifs) ;

– en des points isolés appelés points chauds comme Hawaï, La Réunion ou l’Islande (volcans effusifs).

– le long des grandes cassures continentales ou rifts (volcans effusifs).

Max : « Avez-vous des questions ? »

Samuel et Léo : « Non monsieur Max. »

Léo : « Moi je remarque que c’est à peu près pareil que pour les séismes. »

Max : « C’est exact Léo. C’est ce que vous allez mettre en évidence en réalisant une carte de répartition mondiale des séismes et des volcans actifs. Je vous donne une carte qui indique ces localisations par des pointillés. A vous de bien reporter dessus les foyers des séismes (superficiels, moyens et profonds) et les volcans (effusifs et explosifs). A vous de trouver une légende. N’oubliez pas de donner un titre à votre carte et soignez votre travail. »

Pour réviser, puisque le chapitre est maintenant terminé…

Une autre activité sur la répartition mondiale des volcans…

Quelques animations

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