Dynamique interne de la Terre — Exercices

Maîtriser la structure du globe, les mouvements de plaques et leurs conséquences. Corrigé en fin de fiche.

⏱ ~25 min✎ Calculatrice autorisée (exercice 4)

1La structure interne de la Terre/ 4 pts

Associe chaque terme à la définition qui lui correspond. Recopie la paire : Terme → Définition.

Termes : Lithosphère — Asthénosphère — Manteau — Noyau
Définition A : Couche externe rigide de la Terre, épaisseur ≈ 100 km, découpée en plaques tectoniques.
Définition B : Zone plastique du manteau supérieur sur laquelle reposent les plaques.
Définition C : Partie centrale de la Terre, riche en fer, partiellement liquide.
Définition D : Épaisse couche de roche solide mais déformable, siège des courants de convection.

2Types de frontières de plaques/ 3 pts

Pour chaque situation, précise s'il s'agit d'une frontière divergente, convergente (subduction) ou d'un coulissage.

La plaque Pacifique plonge sous la plaque eurasiatique au niveau du Japon.
La plaque nord-américaine et la plaque eurasiatique s'éloignent l'une de l'autre dans l'Atlantique Nord.
En Californie, la plaque Pacifique glisse latéralement contre la plaque nord-américaine le long de la faille de San Andreas.

3Localiser et expliquer/ 5 pts

Le Japon est l'un des pays au monde les plus touchés par les séismes et les éruptions volcaniques.

À l'aide de tes connaissances sur la tectonique des plaques, réponds aux questions suivantes.

Pourquoi le Japon se trouve-t-il à une frontière de plaques ? Quel type de frontière est-ce ?
Comment ce type de frontière provoque-t-il des séismes ? Explique le mécanisme.
Pourquoi observe-t-on également des volcans au Japon ? Explique l'origine du magma.

4Calcul de déplacement/ 4 pts

La plaque nord-américaine et la plaque eurasiatique s'écartent à une vitesse moyenne de $v = 2{,}5$ cm/an.

De quelle distance ces deux plaques se seront-elles écartées en 100 ans ? Exprime la réponse en centimètres puis en mètres.
Combien de temps faudra-t-il pour qu'elles s'éloignent de 1 km ? Exprime la réponse en années puis en millions d'années.

5Problème intégrateur : l'Islande/ 4 pts

L'Islande est une île volcanique située sur la dorsale médio-atlantique. Les géologues ont mesuré que l'île s'élargit d'environ 2 cm par an.

Quel type de frontière de plaques se trouve sous l'Islande ?
Quelle est la conséquence de ce mouvement sur la lithosphère océanique ?
Dans combien d'années l'Islande se sera-t-elle élargie de 1 mètre ? Montre le calcul.
Le volcanisme en Islande est dit effusif (lave fluide, peu explosive). Est-ce cohérent avec le type de frontière identifié ? Justifie en comparant avec le volcanisme des zones de subduction.

Corrigé détaillé

1La structure interne de la Terre

A → $\text{Lithosphère}$ $\text{Couche externe rigide, } {\approx} \text{ 100 km, découpée en plaques tectoniques.}$

B → $\text{Asthénosphère}$ $\text{Zone plastique du manteau supérieur sur laquelle reposent les plaques.}$

C → $\text{Noyau}$ $\text{Centre de la Terre, riche en fer, partiellement liquide.}$

D → $\text{Manteau}$ $\text{Épaisse couche de roche déformable, siège des courants de convection.}$

2Types de frontières de plaques

a) $\text{Une plaque plonge sous l'autre}$ $\text{Frontière convergente — subduction}$

b) $\text{Les plaques s'éloignent l'une de l'autre}$ $\text{Frontière divergente}$

c) $\text{Glissement latéral, sans plongée}$ $\text{Coulissage}$

3Localiser et expliquer

1) $\text{Le Japon est à la frontière entre la plaque Pacifique et la plaque eurasiatique.}$ $\text{Frontière convergente : la plaque Pacifique plonge en subduction sous la plaque eurasiatique.}$

2) $\text{Lors de la subduction, les deux plaques frottent violemment l'une contre l'autre.}$ $\text{Ces frottements provoquent des ruptures brutales dans la roche → libération soudaine d'énergie → séisme. Le point de rupture en profondeur est le foyer ; le point en surface juste au-dessus est l'épicentre.}$

3) $\text{La plaque plongeante fond en profondeur sous l'effet de la chaleur et de la pression.}$ $\text{Le magma formé remonte vers la surface et donne des éruptions volcaniques au-dessus de la zone de subduction.}$

4Calcul de déplacement

a) $d = v \times t = 2{,}5 \text{ cm/an} \times 100 \text{ ans} =$ $250 \text{ cm} = 2{,}5 \text{ m}$

b) $t = \dfrac{d}{v} = \dfrac{1 \text{ km}}{2{,}5 \text{ cm/an}} = \dfrac{100\,000 \text{ cm}}{2{,}5 \text{ cm/an}} =$ $40\,000 \text{ ans} = 0{,}04 \text{ million d'années}$

5Problème intégrateur : l'Islande

1) $\text{L'île s'élargit → les deux plaques s'écartent.}$ $\text{Frontière divergente (dorsale médio-atlantique).}$

2) $\text{À une dorsale, les deux plaques s'éloignent en sens opposés.}$ $\text{De la nouvelle lithosphère océanique se forme en continu par remontée de magma entre les deux plaques.}$

3) $t = \dfrac{d}{v} = \dfrac{100 \text{ cm}}{2 \text{ cm/an}} =$ $50 \text{ ans}$

4) $\text{À une dorsale, le magma remonte directement sans subduction : il est fluide et peu visqueux.}$ $\text{Oui, cohérent. Le volcanisme effusif est caractéristique des dorsales. Le volcanisme explosif, avec des laves visqueuses, est typique des zones de subduction comme en Indonésie ou au Japon.}$