La tectonique des plaques

La tectonique des plaques exercices corrigés

LA THÉORIE DE LA DÉRIVE DES CONTINENTS

Introduction :

La dérive des continents est une théorie proposée en 1912 par le physicien-météorologue ALFRED WEGENER, qui postule que tous les continents constituaient avant 250 MA un supercontinent appelé la Pangée, puis ce méga-continent s’est fracturé en donnant plusieurs continents mobiles les uns par rapport aux autres. (Doc1)

 

Problématique :

  • Quels sont les arguments en faveur de la dérive des continents ?
  • Qu’est ce qu’une plaque lithosphérique ?
  • Quelle est l’origine de l’énergie responsable de la mobilité des plaques ?

I. les arguments appuyant la théorie de la dérive des continents :

Pour tenter de prouver sa théorie et convaincre la communauté scientifique, Alfred WEGENER a présenté des arguments.

A-l’argument morphologique : (Doc2)

L’observation du document montre une complémentarité géométrique (morphologique) entre les côtes africaines et les côtes sud-américaines de part et d’autre de l’atlantique ce qui signifie que l’Afrique et l’Amérique du Sud étaient soudés (constituaient un seul bloc il y a environ 250 MA)

B- L’argument géologique:

Quand on rapproche les parties des deux continents africain et américain on constate qu’il y a une continuité des formations géologiques, dont l’âge dépassé deux milliard d’années réparties de part et d’autre de l’atlantique. La correspondance de ces structures géologiques appuie l’hypothèse de la dérive des continents.

 

C- L’argument paléontologique : :(Doc3)

Après l’étude du document 3 on observe une ressemblance entre les fossiles (Glossopteris, Mesosaurus) rencontrés en Afrique et en Amérique du Sud bien que ces organismes n’avaient pas la possibilité de traverser l’océan Atlantique, L’existence de fossiles (animaux terrestres, plantes) sur les deux continents, signifie qu’ils étaient sous forme d’une seule masse continentale.

Conclusion:

Wegener a démontré, en tenant compte sur des arguments d’ordres morphologiques (la complémentarité géométrique des lignes côtières de certains continents), géologiques (présence des mêmes roches dans certains continents) et paléontologique (présence des mêmes fossiles dans des continents différents), que les continents actuels ne formaient autrefois qu’un seul méga-continent vers 240 MA: la Pangée. Il a proposé l’hypothèse de la dérive des continents selon laquelle les continents ont dérivé les uns des autres vers 200 MA (Trias) sans qu’il puisse déterminer avec précision le mécanisme de cette dérive à l’époque.

2- Les données appuyant la théorie de la dérive des continents et l’expansion des fonds océaniques :

A – La morphologie du fond de l’océan atlantique :

Après avoir comparé le fond de l’océan atlantique on observe qu’il y a une symétrie de part et d’autre de la dorsale océanique ; le relief sous-marin présenté se constitue de : plateau continentale, talus Continental, plaine abyssale et dorsale médio océanique muni d’un Rift au sommet. (Document 2)

 

B-Expansion des fonds océaniques :

Les forages réalisés au niveau de l’océan atlantique montre que le fond océanique est constitué essentiellement de Basalte : (roche volcanique) dont l’âge augmente de façon symétrique en s’éloignant de la dorsale vers les continents.

Au niveau de la dorsale océanique il y a formation et renouvellement du fond océanique qui se traduit par l’émission permanente des coulées de laves basaltiques, ce qui conduit à l’expansion du fond océanique et donc la dérive des continents; ex: L’Afrique et l’Amérique

 

II. La Notion de la plaque lithosphérique

1- La répartition mondiale des séismes et des volcans.

La distribution mondiale des séismes et des volcans montre que ces derniers sont distribués dans le monde en forme de ceintures étroites pénétrant dans les centres des océans et les côtes de quelques continents. L’étude de l’activité géologique du globe terrestre a permet de constater que sa surface est subdivisée en plusieurs zones (parties) rigides et relativement stables et mobile appelées Plaques lithosphériques ou plaques tectonique. Elles sont en nombre de 12 plaques différant par leur surface et leur nature, Certains d’entre elles s’écartent les unes des autres alors que les autres se rapprochent.

 

2- Les plaques tectoniques :

Une plaque tectonique ou plaque lithosphérique est une partie relativement stable et solide de la surface de la terre, délimité par des zones instables se caractérisent surtout par une intense activité sismique et volcanique.

  • On distingue deux types de plaques lithosphériques :
    • Plaques océaniques : comportent seulement une partie océanique comme la plaque de nazca.
    • Plaques océano-continentales : comportent une partie océanique et une partie continentale comme la plaque africaine.
  • Les limites des plaques sont deux types :
    • Les limites de convergence (rapprochement) : fosses océaniques et zones de collision.
    • Les limites de divergence (éloignement): dorsales océaniques

3- Techniques actuelles pour mesurer la mobilité des plaques (GPS)

La technique du GPS permet actuellement de mesurer le déplacement des plaques lithosphériques, grâce aux satellites qui déterminent la position exacte de différents points à différents moments.

Des mesures effectuées par des satellites sur diverses plaques lithosphériques ont montré que certaines plaques se rapprochent les uns des autres ; et d’autres plaques s’éloignent les uns des autres. On parle donc de plaques convergentes et de plaques divergentes. Les flèches indiquent le sens du mouvement; les nombres indiquent la vitesse cm/an

III- L’origine de l’énergie responsable de la mobilité des plaques lithosphériques :

1-L’volution de la température à l’intérieur de la terre et son origine

Exercice 1 :

Le tableau suivant représente l’évolution de la température de la terre en fonction de la profondeur.

La profondeur (Km)10002000370050006000
La température (°C)15002000400045004750

1- Réaliser la courbe de variation de la température terrestre en fonction de la profondeur ?

2- Analyser la courbe réalisée?

○ Réponses :

1- voir la courbe.

2- la courbe représente la variation de la température des roches en fonction de la profondeur. On constate que la température augmente avec la profondeur. Cette augmentation de la température en fonction de la profondeur est appelée le gradient géothermique.

Exercice 2 :

Pour expliquer la variation de la température de la terre en fonction de la profondeur, on étudie les données suivantes :

 Le volume en milliard Km\(^3\)Quantité d’Uranium en milliard tonnesQuantité de chaleur produite en milliard joule par seconde
La croute terrestreEntre 4 et 4.593009000
Le manteau9202760030000

1- Comparer la quantité de chaleur produite au niveau da la croûte terrestre et celle produite au niveau du manteau ?

2- Sachant que la désagrégation d’Uranium est accompagnée de libération de chaleur, expliquer l’augmentation de la température en fonction de la profondeur ?

➔ Réponses :

1. La quantité de chaleur produite au niveau du manteau est plus grande que celle produite au niveau de la croûte terrestre.

2. L’augmentation de la température en fonction de la profondeur est due à la chaleur produite par la désintégration des éléments radioactifs (l’uranium, Thorium…) qui entrent dans la composition des roches.

2- La relation entre la production de la chaleur terrestre et la mobilité des plaques lithosphériques :

La température des roches qui constituent le globe terrestre augmente en fonction de la profondeur. Cette température est due à la chaleur produite par la désintégration des éléments radioactifs (l’uranium, Thorium…) qui entrent dans la composition des roches. Le flux de cette chaleur permet un transfert de la matière solide, dans le manteau, des niveaux les plus chauds vers les niveaux les moins chauds, en créant des courants de convection responsables de la mobilité des plaques lithosphériques.

Exercice 1: 

Complétez le tableau ci-dessous en définissant les termes principaux abordés dans le cours sur la tectonique des plaques.

TermeDéfinition
Dérive des continents 
Pangée 
Plaque lithosphérique 
Dorsale océanique 
Rift 
Expansion des fonds océaniques 
Limites convergentes 
Limites divergentes 
Courants de convection 
Gradient géothermique 

Voici les définitions correctes des termes principaux abordés dans le cours sur la tectonique des plaques.

TermeDéfinition
Dérive des continentsThéorie proposée par Alfred Wegener en 1912 selon laquelle les continents étaient autrefois réunis en un supercontinent (la Pangée) et ont dérivé pour atteindre leur position actuelle.
PangéeSupercontinent qui existait il y a environ 250 millions d’années et qui regroupait la presque totalité des terres émergées.
Plaque lithosphériqueFragment rigide de la lithosphère qui se déplace à la surface de la Terre. Elle peut être océanique, continentale ou mixte.
Dorsale océaniqueChaîne de montagnes sous-marine où se forme la nouvelle croûte océanique par remontée de magma et où les plaques divergent.
RiftFossé d’effondrement situé au sommet des dorsales océaniques, résultant de l’écartement des plaques lithosphériques.
Expansion des fonds océaniquesProcessus de formation de nouvelle croûte océanique au niveau des dorsales, entraînant l’écartement des plaques et l’agrandissement des océans.
Limites convergentesZones où deux plaques se rapprochent, pouvant donner lieu à une subduction (plongeement d’une plaque sous une autre) ou à une collision continentale.
Limites divergentesZones où deux plaques s’écartent, comme au niveau des dorsales océaniques, avec formation de nouvelle croûte océanique.
Courants de convectionMouvements de matière dans le manteau terrestre résultant des différences de température, qui sont le moteur de la tectonique des plaques.
Gradient géothermiqueAugmentation régulière de la température avec la profondeur à l’intérieur de la Terre, d’environ 30°C par kilomètre.

Concepts clés à retenir:

  • Alfred Wegener a proposé la théorie de la dérive des continents en 1912
  • Les arguments en faveur de cette théorie sont morphologiques, géologiques et paléontologiques
  • La surface terrestre est divisée en plusieurs plaques lithosphériques mobiles
  • Les plaques peuvent diverger (dorsales), converger (zones de subduction) ou coulisser
  • L’expansion des fonds océaniques est démontrée par la symétrie des âges des basaltes de part et d’autre des dorsales
  • Le moteur de la tectonique des plaques est lié aux courants de convection dans le manteau, alimentés par la chaleur issue de la désintégration des éléments radioactifs

Exercice 2: 

Complétez le texte ci-dessous en utilisant les mots suivants :
Wegener, Pangée, dérive, lithosphérique, dorsale, divergence, convergence, convection, radioactifs, gradient géothermique, expansion, fossiles, plaques, rift, subduction

La théorie de la des continents a été proposée par en 1912. Selon cette théorie, les continents étaient autrefois réunis en un supercontinent appelé ,
il y a environ 250 millions d’années.

Pour étayer sa théorie, Wegener a présenté plusieurs arguments : l’argument morphologique (complémentarité des côtes), l’argument géologique (continuité des formations géologiques) et l’argument (présence des mêmes
sur différents continents).

La surface terrestre est divisée en plusieurs   qui se déplacent les unes par rapport aux autres. Leurs limites peuvent être de (dorsales) ou de (zones de et collisions).

Au niveau des dorsales océaniques, on observe un qui marque la zone où les plaques s’écartent. Ce phénomène est à l’origine de l’ des fonds océaniques.

Le moteur de la tectonique des plaques est lié aux courants de dans le manteau. Ces courants sont alimentés par la chaleur issue de la désintégration des éléments
, qui cause l’augmentation de la température avec la profondeur, phénomène appelé .

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Exercice 3: 

Indiquez si les affirmations suivantes sont vraies ou fausses en cochant la case appropriée.

AffirmationVraiFaux
1. Alfred Wegener a proposé la théorie de la tectonique des plaques en 1912.
2. La Pangée était le supercontinent qui existait il y a environ 250 millions d’années.
3. L’argument paléontologique de Wegener se base sur la présence de fossiles différents sur les continents.
4. Les dorsales océaniques sont des zones de convergence des plaques.
5. Le rift est une fosse profonde au sommet des dorsales océaniques.
6. L’expansion des fonds océaniques est prouvée par la symétrie des âges des basaltes de part et d’autre des dorsales.
7. Les zones de subduction sont des limites divergentes entre les plaques.
8. Les courants de convection dans le manteau sont le moteur de la tectonique des plaques.
9. Le gradient géothermique diminue avec la profondeur.
10. La désintégration des éléments radioactifs produit de la chaleur qui contribue aux courants de convection.

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Exercice 4 : – Arguments de Wegener

1. Citez les trois types d’arguments avancés par Alfred Wegener pour étayer sa théorie de la dérive des continents.

2. Pour chaque argument, donnez un exemple concret mentionné dans le cours.

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Exercice 5 :  Expansion des fonds océaniques

Observez le document suivant représentant l’âge des basaltes du fond de l’océan Atlantique :

Distance de la dorsale (km)0-300300-600600-900900-1200
Âge (millions d’années)0-1010-2020-3030-40

1. Que constatez-vous concernant l’âge des roches en fonction de l’éloignement de la dorsale ?

2. Quelle théorie ce phénomène permet-il d’étayer ?

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Exercice 6 : Types de plaques lithosphériques

1. Définissez ce qu’est une plaque lithosphérique.

2. Citez les deux types de plaques lithosphériques et donnez un exemple pour chaque type.

3. Quels sont les deux types de limites entre les plaques ? Donnez un exemple pour chaque type.

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Exercice 7: Mesure des mouvements des plaques

1. Quelle technique moderne permet de mesurer le déplacement des plaques lithosphériques ?

2. Donnez un exemple de plaques convergentes et un exemple de plaques divergentes.

3. À quelle vitesse approximative se déplacent les plaques tectoniques ?

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Exercice 8: Gradient géothermique

Le tableau suivant montre l’évolution de la température en fonction de la profondeur à l’intérieur de la Terre :

Profondeur (km)100500100020002900
Température (°C)13001800230033004000

1. Tracez la courbe d’évolution de la température en fonction de la profondeur.

2. Quelle est la relation entre la température et la profondeur ?

3. Comment appelle-t-on ce phénomène ?

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Exercice 9: Origine de l’énergie interne

1. Quelle est l’origine principale de la chaleur interne de la Terre ?

2. Comment cette chaleur est-elle responsable de la mobilité des plaques lithosphériques ?

3. Expliquez le mécanisme de convection qui se produit dans le manteau terrestre.

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Exercice 10 : Théorie géologique

Le document ci-contre présente quelques arguments d’une théorie géologique intéressante.

 
  1. De quelle théorie s’agit-il ?
  2. Extraire deux arguments présentés par le document.
  3. Expliquez le principe de chacun des deux arguments.
  4. Citez d’autres arguments non indiqués dans le document.

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Exercice 11: Plaques lithosphériques

La carte ci-dessous représente les plaques lithosphériques et les mouvements qui les affectent.

  1. Nommez les plaques lithosphériques les plus visibles.
  2. Citez les phénomènes géologiques qui se déroulent dans les zones d’écartement des plaques.
  3. Citez les phénomènes géologiques qui se déroulent dans les zones de rapprochement des plaques.
  4. Listez les conséquences de la mobilité des plaques.

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Exercice 12: Mouvements des plaques lithosphériques

Le schéma ci-dessous représente une coupe partielle du globe terrestre qui peut être le siège de plusieurs phénomènes géologiques dynamiques ayant de nombreuses conséquences.

  1. Décris les mouvements qui affectent les plaques lithosphériques en (2).
  2. Considérant le sens des flèches liées au phénomène (2), déduis la conséquence du mouvement des plaques lithosphériques sur la taille de l’océan (e).
  3. Décris le comportement des plaques lithosphériques en (1).
  4. Considérant le sens des flèches liées au phénomène (1), déduis la conséquence du mouvement des plaques lithosphériques sur la taille de l’océan (e).
  5. Les effets de ces deux phénomènes sur la taille de l’océan sont-ils les mêmes ? Justifie ta réponse.

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Exercice 13: Mouvements des plaques lithosphériques

La carte ci-dessous représente la répartition des plaques lithosphériques à la surface du globe terrestre ainsi que leurs mouvements relatifs, indiqués par des flèches (←→) ou (→←).

  1. Définition :
    Définissez ce qu’est une plaque lithosphérique.

  2. Observation de la carte :

    • Citez un exemple de plaque océan-continentale.

    • Citez un exemple de plaque océanique.

    • Indiquez le nombre de plaques lithosphériques visibles sur la carte.

  3. Justification de la dérive des continents :
    En vous basant sur la carte, donnez un argument qui prouve la dérive des continents.

  4. Cas de la Méditerranée :
    Les plaques Africaine et Eurasienne se rapprochent (mouvement convergent), ce qui entraîne la fermeture progressive de la mer Méditerranée.

    • La vitesse de fermeture est estimée à 0,3 cm/an vers le Nord et 0,4 cm/an vers le Sud.

    • Calculez la vitesse totale de rapprochement des deux plaques.

  5. Chaleur interne de la Terre et mobilité des plaques :
    Les éléments radioactifs contenus dans les roches en profondeur se désintègrent et dégagent de grandes quantités de chaleur.

    • Quelle est la relation entre cette chaleur interne et le mouvement des plaques lithosphériques ?

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