Les séismes et le volcanisme montrent l’existence d’une activité interne de la terre Quelles informations leur localisation apporte-t-elle sur la structure de la planète et de son activité ?

Activité 1a : L’organisation de la structure externe de la Terre

On remarque que les seismes sont alignés sur Terre et que leur alignement correspond à l'aligenement des volcans. La Terre semble découpée en plaques, un peu comme un puzzleball et que les limites de ces plaques sont marquées par des séismes et/ou une activité volcanique.

https://pixabay.com/fr/boule-puzzle-pi%C3%A8ces-du-puzzle-72376/

Activité 1b : Les limites de plaques

Sur le logiciel Sismologue ( payant) ou sur le logiciel Tectoglob11 ( téléchargeable gratuitement), on peut faire des coupes de la surface de la Terre tout en faisant apparaître les séismes et les vocans. On peut ainsi observer les reliefs associés aux limites de plaques

Coupe 1 : Coupe du continent sud américain avec simologue:

Résultat de la coupe :

Document à compléter :

Correction :

Coupe 2 : Coupe du continent Indien avec simologue:

Résultat de la coupe :

Correction :

Activité 1c : Les mesures de déplacement grâce au GPS  

Le GPS (Global Positioning System) est un système de géodésie spatiale permettant le positionnement d’un grand nombre de sites mondiaux en trois dimensions (latitude, longitude, altitude) ainsi que la mesure du temps.
Ce système, opérationnel depuis 1994, assure une couverture complète du globe 24 h/24 avec vingt-quatre satellites.

En utilisant Tectoglob11 on peut faire apparaître les vecteurs GPS de déplacement des plaques tectoniques

Bilan 1 : La partie externe de la Terre est découpée en plaques rigides qui se déplacent les unes par rapport aux autres : c’est la tectonique des plaques.

Les plaques sont recouvertes soit par des océans soit par des océans et des continents. Les limites des plaques sont de plusieurs sortes :

1. Des chaînes de volcans sous-marins effusifs appelées « dorsales » comme la dorsale médio-Atlantique
2. Des chaînes de volcans continentaux explosifs associés à des « fosses océaniques profondes » comme la Cordillère des Andes à l’Ouest du continent sur américain.
3. Des chaînes de montagnes alignées au milieu de continents comme l’Himalaya en Inde.

Ces plaques sont en mouvement : elles s’écartent au niveau des dorsales et se rapprochent au niveau des fosses océaniques et des chaînes de montagnes.

Souce : wikipédia

Activité 2a : Une étude de structure verticale grâce aux ondes sismiques

On peut déterminer la structure interne de la Terre grâce à l'étude de la variation de vitesse de sondes sismiques. 

La technique repose sur la vitesse des ondes S : Si la vitesse des ondes ralentit c’est que le milieu est moins rigide donc plus déformable, ralentissant les ondes.Si la vitesse augmente c’est que le milieu est plus rigide. Une variation brusque de la vitesse correspond à un changement de roche ( voir tableau des vitesses on fonction des matériaux). On peut donc ainsi déterminer les différentes couches qui constituent la Terre : leur nature et leur rigidité.

Lancez l'animation et redessinez les couches de la Terre :

source :http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=geo-0031-1

Correction : 

Complétez le texte suivant : 

Depuis l’extérieur vers l’intérieur de la Terre on distingue différentes couches de roches de natures différentes:

1. La croûte océanique (10 km d’épaisseur) est constituée de……………..……………..et la croûte continentale ( 30 km d’épaisseur) est constituée de ………………………………….
2. La manteau (de -10 à – 2900 km) est constitué de……………………………………..
3. Le noyau (de -2900 à -6400 km) est constitué de Fer et de Nickel

Ces couches présentent des variations de rigidité à l’origine d’un découpage spécial de la Terre :

1. La lithosphère océanique est formée de …………………………………………………….. et de ……………………….………
2. La lithosphère continentale est constituée de  ………………………………..…………. et de ………………………
3. L’asthénosphère est une partie du manteau qui commence sous …………………………………………        et se termine vers 670 km de profondeur.
4. La lithosphère est ………………………………………………………………………  que l’asthénosphère, c’est ce qui explique le glissement des plaques..
5. Une plaque est constituée de ……………………….………………………..et repose sur ………………………….…………….

= on parle de plaque lithosphérique.

Correction :

Depuis l’extérieur vers l’intérieur de la Terre on distingue différentes couches de roches de natures différentes :

1. La croûte océanique (10 km d’épaisseur) est constituée de basalte et la croûte continentale (30 km d’épaisseur) est constituée de granite
2. La manteau (de -10 à – 2900 km) est constitué de péridotite
3. Le noyau (de -2900 à -6400 km) est constitué de Fer et de Nickel

Ces couches présentent des variations de rigidité à l’origine d’un découpage spécial de la Terre :

• La lithosphère océanique est formée de croûte océanique et de manteau supérieur
• La lithosphère continentale est constituée de croûte continentale et de manteau supérieur
• L’asthénosphère est une partie du manteau qui commence sous la lithosphère et se termine vers 670 km de profondeur.
• La lithosphère est plus rigide que l’asthénosphère, c’est ce qui explique le glissement des plaques…
• Une plaque est constituée de lithosphère et repose sur l’asthénosphère = on parle de plaque lithosphérique.

Structure interne du globe terrestre
Source : D'après Graines de sciences 1, Le Pommier, 1999, http://www.fondation-lamap.org/fr/page/11400/manifestations-de-lactivite-de-la-terre

Activité 2b : Expliquer l’activité des limites des plaques

Constat de départ :il existe au niveau des limites de plaques deux sortes de mouvements :

• Des mouvements d’écartement ou « divergence » au niveau des dorsales
• Des mouvements de rapprochement ou "convergence" au niveau des fosses océaniques et des grandes chaines de montagnes

Problème : Quel est l’origine de ces mouvements ?

On sait qu’un mouvement nécessite de l’énergie

Observons la carte mondiale du flux géothermique

Source : http://geophysics.ou.edu/geomechanics/notes/heatflow/q12.gif

Constat 1 :  La chaleur interne de la Terre est fortement évacuée au niveau des dorsales, zone de production de matière.

Constat 2 : les fosses océaniques et les chaines de montagnes sont des zones froides. Dans les fosses, la lithosphère océanique refroidie s’enfonce dans la Terre.

Bilan 2 : Au niveau des zones de divergence, on enregistre une forte activité volcanique de type effusif : ce sont les « dorsales ». Les volcans de ces dorsales sont très actifs et sont à l’origine de la production de croûte océanique. On parle d’accrétion. Elles correspondent à l’évacuation de la chaleur interne de la Terre.

Au niveau des zones de convergence, on observe une fosse océanique sous laquelle la répartition des foyers sismiques indique qu’une plaque passe sous l’autre et s’enfonce dans la partie supérieure du manteau.  On parle de subduction.

On observe ainsi un phénomène de tapis roulant : la plaque est fabriquée d’un côté et disparait de l’autre.

Les mouvements des plaques :

Complète les légendes à l’aide des mots

source : SVT 4° Nathan 1998

Correction : 

1= Dorsale

2= Croute océanique

3= partie supérieure du manteau supérieur

4= LIthosphère océanique

5= Zone de subduction

6= Croûte continentale

7= Partie supérieure du manteua supérieur

8= Lithosphère continentale

9 = Asthénosphère

Activité 3a : La naissance des océans et la « dérive » des continents

Exercice sur Wegener et sa théorie de "dérive des continents"

source  : je ne sais plus sorry !

Correction :

1. Indices : si on rapproche l’Afrique et l’Amérique du sud on constate que les zones climatiques sont contigües (se touchent) ; de plus on retrouve les mêmes fossiles sur les deux continents ce qui fait penser une fois de plus qu’auparavant ils étaient collés.
2. Les fossiles les plus récents retrouvés sur tous les continents actuels sont âgés de 240 millions d’années. On peut donc dire que la séparation a eu lieu il y a moins de 240 millions d’années.
3. Dériver signifie « s’écarter de sa direction sous l’effet d’un vent ou d’un courant ». Or les continents ne flottent pas sur la Terre :  ils font partie d’une plaque lithosphérique et s’ils semblent se déplacer, c’est en fait le phénomène de « tapis roulant » qui est à l’origine de leur modification de position sur le globe.

source : https://fr.wikiversity.org/wiki/Hypoth%C3%A8se_d%27Alfred_Wegener/Constats

Ouverture actuelle de la mer Rouge :

On distingue nettement que les bordures de la mer rouge sont pafaitement complémentaires. Son ouverture date d'il y a au maximum 25 millions d'années. cette datation a été obtenue par datation des roches produites par la dorsale à l'origine de son ouverture

Etapes de l'océanisation :

Activité 3b : La rencontre des continents et la formation des chaines de montagnes

animation tectonique v2 à télécharger :

http://svt.ac-rouen.fr/tice/animations/tectonique/expansion.htm

L'Himalaya est la plus haute chaîne de montagnes sur Terre. Les scientifiques ont retracé le déplacement de l'Inde depuis 75 millions d'années.

a-Précisez la vitesse de déplacement de l'Inde il y a 65 Ma (doc.1) . Concluez.
b? Expliquez comment s'est formé l'Himalaya.
c?Datez le début de la formation de l'Himalaya. Justifiez votre réponse.
d?Expliquez pourquoi les géologues qualifient l'Himalaya de chaîne de collision en cours de formation.

Source : SVT 4° Belin 2007

Réponses : 

1. Il y a 65 millions d’années l’Inde se déplaçait à 14 cm/an. Depuis 50 millions d’années, sa vitesse de déplacement diminue pour atteindre une vitesse stable de 5 cm/an depuis 35 Ma.
2. L’Himalaya s’est formé par collision de l’Inde dans le continent Eurasien.
3. La formation de l’Himalaya a débuté il y a 50 millions d’années, à partir du moment où la vitesse de déplacement diminue : quelque chose ralentit l’Inde, c’est le continent eurasien ;
4. Les géologues qualifient l’Himalaya de chaine de collision en cours de formation car l’Inde continue d’avancer de 4 cm/an.

Figures tectoniques observées dans les chaînes de montagnes et témoignant d'une collision :

Pli en genou :

Pli-faille de St Rambert

http://planet-terre.ens-lyon.fr/image-de-la-semaine/Img49-2003-07-07.xml

Bilan 3 : La naissance d’une dorsale au milieu d’un continent crée tout d’abord une vallée d’effondrement riche en volcans appelée « rift ». Puis l’écartement continue jusqu’à séparer le continent en deux morceaux qui vont se déplacer de manière opposée : un océan se met en place entre eux deux au-dessus de la dorsale.

Quand deux continents situés en bordure de plaque se rapprochent, il y a dans un premier temps, fermeture de l’océan situé entre eux par subduction de la lithosphère océanique.  Des volcans explosifs se mettent alors en place au dessus de la zone de subduction. Puis les continents qui bordaient l’océan disparu entrent en collision. Leur affrontement aboutit à la formation de chaînes de montagnes. La collision comprime les roches et engendre des déformations souples (plis) ou cassantes (failles) : on parle de figure de compression.

KEZAKO: Comment fonctionne un volcan?

[Comment ça marche ?] L’origine des séismes

Les Plaques Terrestres TERRE #16 - SVT Collège - Mathrix

Structure de la Terre TERRE #17 - SVT Collège - Mathrix

Activité des Limites de Plaques TERRE #18 - SVT Collège - Mathrix