La théorie de la dérive des continents
Regarde un globe : la côte est de l'Amérique du Sud et la côte ouest de l'Afrique ressemblent à deux pièces de puzzle. En 1596, un cartographe néerlandais, Abraham Ortelius, l'a remarqué le premier.
En 1912, Alfred Wegener, un météorologue allemand, a affirmé :
- Il y a environ 200 millions d'années, tous les continents étaient réunis en un supercontinent, la Pangée (« toute la terre »).
- Elle était entourée d'un immense océan, la Panthalassa (« toute l'eau »).
- La Pangée s'est d'abord coupée en une partie nord, la Laurasia, et une partie sud, le Gondwana, qui se sont ensuite brisées en continents actuels.
Les forces proposées par Wegener
(1) La force qui fuit les pôles, due à la rotation de la Terre, et (2) la force de marée due au Soleil et à la Lune. Les scientifiques ont montré qu'elles étaient bien trop faibles pour déplacer des continents ; la théorie n'a donc pas été acceptée pendant longtemps.
Les preuves en faveur de la dérive
- Côtes qui s'emboîtent (puzzle) : en 1964, Bullard a utilisé un ordinateur pour assembler les bords à environ 1 000 m de profondeur ; l'ajustement est très bon.
- Roches du même âge : de très vieilles ceintures de roches (environ 2 milliards d'années) sur la côte du Brésil correspondent à celles de l'Afrique de l'Ouest.
- Tillite : roche formée de dépôts de glaciers. Une tillite semblable en Inde (couches du Gondwana) correspond à celle de l'Afrique, de Madagascar, de l'Antarctique, de l'Australie et de l'Amérique du Sud, ce qui montre qu'elles étaient réunies dans une région froide.
- Dépôts alluvionnaires : les sables riches en or de la côte du Ghana n'ont aucune roche-mère à proximité ; les filons aurifères se trouvent au Brésil, ce qui montre que les deux régions étaient jointes.
- Fossiles : des fossiles du Mesosaurus, un petit reptile d'eau douce, ne se trouvent que dans le sud de l'Afrique et au Brésil. Il n'aurait pas pu traverser un océan à la nage. Des fossiles de type lémurien en Inde, à Madagascar et en Afrique indiquent aussi des terres réunies.
Le fond des océans
Après la Seconde Guerre mondiale, les navires ont utilisé l'écho-sondage (envoyer un son vers le fond et mesurer le temps de l'écho) pour cartographier le fond marin. Il comprend ces parties :
| Partie | Ce que c'est |
|---|---|
| Marge continentale (plateau + pente) | Le bord peu profond du continent sous la mer et la pente qui descend vers l'océan profond |
| Plaine abyssale | De vastes plaines très plates et profondes, de 3 à 6 km, couvertes de sédiments fins |
| Dorsale océanique | Une chaîne de montagnes qui traverse les océans, avec une vallée de rift au sommet ; volcans très actifs |
| Fosse | Vallées longues, étroites et très profondes près de certains bords de continents ; nombreux séismes |
Les séismes et les volcans forment des bandes étroites le long des dorsales, des fosses et des jeunes chaînes plissées, par exemple la Ceinture de feu autour du Pacifique.
Les surprises du fond des océans
- Les roches proches de la dorsale sont les plus jeunes ; elles vieillissent en s'éloignant, des deux côtés, comme dans un miroir.
- Les sédiments du fond sont peu épais ; la plus vieille roche océanique n'a qu'environ 200 millions d'années, bien moins que la plus vieille roche continentale (environ 3,2 milliards d'années).
- Des bandes de roche gardent la trace des inversions du magnétisme terrestre, et ces bandes se correspondent des deux côtés d'une dorsale.
L'expansion des fonds océaniques
En 1961, Harry Hess a expliqué ces découvertes avec l'idée de l'expansion des fonds océaniques :
- Du magma chaud monte le long de la dorsale océanique et refroidit en croûte océanique neuve.
- La croûte neuve repousse la croûte plus ancienne des deux côtés.
- Loin de là, dans les fosses, la vieille croûte se courbe et replonge dans le manteau (subduction).
- La Terre ne grossit donc pas : la croûte créée aux dorsales égale la croûte détruite dans les fosses.
Les courants de convection du manteau, proposés d'abord par Arthur Holmes dans les années 1930, fournissent le moteur : la matière chaude monte, s'étale et redescend, comme la soupe dans une casserole.
Essaie chez toi : chauffe de l'eau avec quelques feuilles de thé dans une casserole transparente. Regarde les feuilles monter au milieu, s'étaler sur les côtés et redescendre sur les bords. C'est un courant de convection.
Tectonique des plaques et limites de plaques
En 1967, McKenzie, Parker et Morgan ont réuni ces idées dans la théorie de la tectonique des plaques. Une plaque tectonique est une énorme dalle rigide de lithosphère (croûte + manteau supérieur) qui se déplace d'un seul bloc sur l'asthénosphère, plus molle. Les plaques peuvent porter des continents, du fond océanique, ou les deux.
Il y a 7 grandes plaques : antarctique, nord-américaine, sud-américaine, pacifique, indo-australienne (avec la Nouvelle-Zélande), africaine et eurasiatique. Parmi les petites plaques : Cocos, Nazca, arabique, philippine, Caroline et Fuji.
| Limite | Plaques | Résultat | Exemple |
|---|---|---|---|
| Divergente (constructive) | S'éloignent | De la croûte neuve se forme ; dorsales et vallées de rift | Dorsale médio-atlantique |
| Convergente (destructive) | Se rapprochent | Une plaque s'enfonce (subduction) en créant des fosses et des volcans, ou deux continents se plissent en chaînes de montagnes | Himalaya ; fosses du Pacifique |
| Transformante (conservative) | Coulissent l'une contre l'autre | Aucune croûte créée ni détruite ; forts séismes | Failles qui coupent les dorsales |
Les plaques bougent à des vitesses différentes : la dorsale arctique environ 2,5 cm par an (lent) ; la dorsale est-pacifique plus de 15 cm par an (rapide).
Le déplacement de la plaque indienne
La plaque indienne comprend la péninsule indienne et l'Australie. Son bord nord est la limite convergente le long de l'Himalaya ; son bord est passe par les collines de Rakinyoma, en Birmanie, vers la fosse de Java ; à l'ouest, elle touche les monts Kirthar ; et au sud, elle est bordée par des dorsales d'expansion dans l'océan Indien.
| Il y a (environ) | Ce qui s'est passé |
|---|---|
| 225–200 millions d'années | L'Inde était une grande île près de l'Australie, une partie du Gondwana, avec la mer de Téthys au nord |
| ~200 millions d'années | L'Inde s'est détachée et a commencé à avancer vers le nord |
| 60–65 millions d'années | D'énormes coulées de lave ont formé les trapps du Deccan quand l'Inde est passée sur un point chaud |
| 40–50 millions d'années | L'Inde a heurté l'Asie ; la Téthys s'est fermée et l'Himalaya a commencé à s'élever |
| Aujourd'hui | La plaque avance encore vers le nord (environ 5 cm/an) ; l'Himalaya continue de monter |
C'est pourquoi les séismes sont fréquents le long de l'Himalaya.
Formules et définitions clés
- Dérive des continents : Wegener, 1912 ; Pangée (terre) + Panthalassa (océan) ; Laurasia (nord) + Gondwana (sud)
- Preuves : puzzle des côtes, roches du même âge, tillite, or alluvionnaire, fossiles (Mesosaurus)
- Fond océanique : marge continentale → plaine abyssale → dorsale océanique ; fosses près de certaines marges
- Expansion des fonds océaniques : Hess, 1961 ; croûte neuve aux dorsales, détruite dans les fosses (subduction)
- Tectonique des plaques : 1967 ; plaques = lithosphère rigide qui se déplace sur l'asthénosphère
- Divergente = s'écarter (constructive) ; Convergente = se rapprocher (destructive) ; Transformante = coulisser (conservative)
- 7 grandes plaques ; la plaque indienne avance vers le nord ≈ 5 cm/an ; collision avec l'Asie il y a ≈ 40–50 millions d'années
Exemples résolus
1. Pourquoi le Mesosaurus est-il une preuve solide de la dérive des continents ?
C'était un petit reptile d'eau douce qui ne pouvait pas traverser un océan, et pourtant ses fossiles ne se trouvent que dans le sud de l'Afrique et au Brésil. Ces terres ont donc dû être réunies autrefois.
2. Les roches d'une dorsale ont 0 an ; à 500 km, elles ont 10 millions d'années. Trouve la vitesse d'expansion d'un côté en cm/an.
500 km = 50 000 000 cm. Vitesse = 50 000 000 ÷ 10 000 000 = 5 cm par an.
3. Pourquoi la théorie de Wegener a-t-elle d'abord été rejetée ?
Ses forces (fuite des pôles et marées) étaient bien trop faibles pour déplacer des continents, donc il ne pouvait pas expliquer comment la dérive se produisait.
4. Classe chaque limite : (a) la dorsale médio-atlantique, (b) l'Himalaya, (c) une faille où deux plaques coulissent latéralement.
(a) Divergente, (b) convergente (continent–continent), (c) transformante.
5. Comment l'expansion des fonds océaniques explique-t-elle que les roches océaniques soient jeunes ?
Le fond océanique est sans cesse fabriqué aux dorsales et détruit dans les fosses, donc aucun fond ne survit très longtemps ; le plus vieux n'a qu'environ 200 millions d'années.
6. La plaque indienne avance de 5 cm par an. Quelle distance parcourt-elle en 1 million d'années (en km) ?
5 cm × 1 000 000 = 5 000 000 cm = 50 km.
Erreurs fréquentes
- Dire que seuls les continents bougent. Ce sont des plaques entières qui bougent, avec le fond océanique autour des continents.
- Croire que la Terre grossit parce que de la croûte neuve se forme aux dorsales. La vieille croûte est détruite dans les fosses, donc la taille reste la même.
- Mélanger les limites : divergente = s'écarter, convergente = se rapprocher, transformante = coulisser.
- Croire que Wegener a prouvé ses forces. Son idée de dérive était juste, mais ses forces étaient fausses ; la convection et l'expansion ont expliqué le mouvement plus tard.