Tectonique des plaques — Exercices

Dérive des continents, dorsales, subduction. Corrigé en fin de fiche.

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1Questions de cours/ 4 pts

Réponds aux questions suivantes en utilisant le vocabulaire scientifique.

Qui a proposé l'hypothèse de la dérive des continents, et en quelle année ?
À quelle vitesse (ordre de grandeur) se déplacent les plaques lithosphériques ?
Qu'est-ce qu'une dorsale océanique ? Quel phénomène s'y produit ?
Cite deux indices géologiques caractéristiques d'une zone de subduction.

2Les preuves de Wegener/ 6 pts

Voici trois observations. Pour chacune, explique en quoi elle constitue une preuve de la dérive des continents.

Les côtes est de l'Amérique du Sud et ouest de l'Afrique s'emboîtent géométriquement.
Des fossiles du reptile Mesosaurus sont retrouvés au Brésil et en Afrique du Sud. Or cet animal était incapable de traverser un océan.
Des roches portant des stries de glaciation ont été découvertes en Afrique équatoriale actuelle.

3Calcul de déplacement/ 4 pts

La dorsale médio-atlantique écarte les plaques américaine et eurasiatique à une vitesse de 4 cm par an.

Calcule la distance (en cm, puis convertis en km) dont les deux plaques se seront éloignées en 50 millions d'années.
L'océan Atlantique mesure aujourd'hui environ 6 000 km de large. En supposant une vitesse constante de 4 cm/an, depuis combien de millions d'années l'Atlantique s'est-il ouvert ?
La vitesse réelle mesurée est de 2,5 cm/an de chaque côté de la dorsale. Quelle est la vitesse totale d'écartement des deux plaques ?

4Analyser une zone de subduction/ 6 pts

Sur la côte ouest de l'Amérique du Sud, on observe de l'ouest vers l'est :

la fosse du Pérou-Chili (profondeur maximale ~8 000 m) ;
la cordillère des Andes, chaîne de volcans actifs ;
des séismes de plus en plus profonds en allant vers l'est.

La plaque de Nazca (océanique) entre en contact avec la plaque sud-américaine (continentale).

Quel type de frontière de plaques explique l'ensemble de ces observations ?
Laquelle des deux plaques plonge sous l'autre ? Justifie en évoquant la nature et la densité des roches.
Explique pourquoi des volcans se forment dans les Andes, à l'arrière de la fosse.
Pourquoi les séismes sont-ils de plus en plus profonds lorsqu'on s'éloigne de la fosse vers l'est ?

5Bilan : dorsale ou subduction ?/ 4 pts

Pour chaque phénomène, indique s'il se produit à une dorsale, en zone de subduction ou aux deux. Justifie en une phrase.

Formation de nouvelle croûte océanique.
Existence d'une fosse océanique profonde.
Déclenchement de séismes.
Recyclage (destruction) de la croûte océanique dans le manteau.

Corrigé détaillé

1Questions de cours

1. \(\text{Alfred Wegener, en}\) \(\text{1912.}\)

2. \(\text{Vitesse des plaques :}\) \(\text{1 à 10 cm/an (quelques centimètres par an en moyenne), mesurée par GPS.}\)

3. \(\text{Dorsale : chaîne volcanique sous-marine à une frontière divergente.}\) \(\text{Phénomène : expansion océanique — création de nouvelle croûte océanique par solidification du magma.}\)

4. \(\text{Deux indices de subduction :}\) \(\text{1) Une fosse océanique profonde. 2) Une chaîne de volcans continentaux parallèle à la fosse (et séismes profonds).}\)

2Les preuves de Wegener

a) \(\text{L'emboîtement géométrique des côtes indique que}\) \(\text{les deux continents étaient jadis réunis en un seul bloc, puis se sont séparés par dérive.}\)

b) \(\text{Mesosaurus ne pouvait pas traverser l'Atlantique actuel.}\) \(\text{Sa présence sur les deux rives prouve qu'il vivait sur un continent unique avant la séparation (~280 Ma).}\)

c) \(\text{Des traces de glaciation sous les tropiques actuels montrent que}\) \(\text{l'Afrique équatoriale était jadis proche du pôle Sud : preuve d'un déplacement des continents.}\)

3Calcul de déplacement

a) \(4 \times 50\,000\,000 = 200\,000\,000 \text{ cm} = 2\,000\,000 \text{ m} =\) \(2\,000 \text{ km}\)

b) \(t = \dfrac{6\,000 \text{ km}}{4 \text{ cm/an}} = \dfrac{600\,000\,000 \text{ cm}}{4 \text{ cm/an}} =\) \(150\,000\,000 \text{ ans} = 150 \text{ millions d'années}\)

c) \(2{,}5 + 2{,}5 =\) \(5 \text{ cm/an (vitesse totale d'écartement des deux plaques)}\)

4Analyser une zone de subduction

1. \(\text{Fosse + chaîne volcanique + séismes profonds →}\) \(\text{frontière convergente de type subduction.}\)

2. \(\text{La plaque de Nazca est océanique (basalte, dense). La plaque sud-américaine est continentale (granite, moins dense).}\) \(\text{La plaque de Nazca plonge sous la plaque sud-américaine : la plaque la plus dense subducte toujours.}\)

3. \(\text{En s'enfonçant dans le manteau chaud, la plaque océanique se déshydrate et libère de l'eau.}\) \(\text{Cette eau abaisse le point de fusion du manteau sus-jacent → fusion partielle → magma remonte → volcans dans les Andes.}\)

4. \(\text{La plaque de Nazca plonge en diagonale dans le manteau (plan de Wadati-Benioff).}\) \(\text{Plus on s'éloigne de la fosse, plus la plaque est enfoncée profondément → séismes de plus en plus profonds.}\)

5Bilan : dorsale ou subduction ?

a) \(\text{Formation de nouvelle croûte océanique :}\) \(\text{Dorsale uniquement — le magma remonte et se solidifie en nouveau plancher océanique.}\)

b) \(\text{Fosse océanique profonde :}\) \(\text{Subduction uniquement — la plaque plongeante creuse une dépression profonde.}\)

c) \(\text{Séismes :}\) \(\text{Aux deux — peu profonds et modérés aux dorsales ; profonds et violents en zone de subduction.}\)

d) \(\text{Recyclage de la croûte océanique :}\) \(\text{Subduction uniquement — la plaque plonge dans le manteau où elle fond progressivement.}\)