C3 géol la tectonique des plaques / séismes

Expansion des fonds océaniques

1928 Arthur Holmes théorie de la convection dans le manteau écarte deux moitiés du continent → pas de preuve !!

1962 Harry Hess et Robert Dietz : ride médioocéanique avec tremblements de terre donc faille actives → la croûte océanique se sépare et s'écarte le long des rifts des rides océaniques et génère en permanence de la nouvelle croûte = expansion des fonds océaniques avec création de lithosphère.

Preuve décisive →  Expansion océanique donne magnétisation + forte ou plus faible en bande → changement du ch.magn. terrestre à les minéraux s'orientent dans le sens du ch.magn terrestere (puis se fossilise lors de la cristallisation des minéraux surtout basalte (symétrie autour du rift central démontre l'expansions des fonds océaniques)

vitesse d’expansion

10 à 150 mm/an (échelle géologique c'est comme km/million d'année)

trois types de situations entre plaques

écartement, convergence, coulissage

Âge du plancher océanique

0-184Ma → croûte océanique plus jeune car + souvent consommée dans zone de subduction

facts plaques lithosphériques

-          13 plaques lithosphériques à  ride dorsale pas forcément au milieu des océans

-          Épaisseur 100km

-          Il n'y a jamais identité entre plaque et continent, un continent ne forme pas une plaque à lui tout seul

-          Une plaque peut inclure un continent (plaque sud-américaine) ou non (plaque pacifique)

-          Certaines bordures de plaques sont de nature continentale (W de la plaque sud-américaine), d'autres pas ( E de la mm plaque)

-          La vitesse d'expansion aux rides est variable (10à 150mm/an)

Distribution de la sismicité en bordure de plaque

là où il y a des volcans, séismes et limites de plaques

Bordures = “lignes” divergentes

du rift continental à rides océanique → naissance croute océanique, marge passive →  pétrole, savoir où elles se trouvent permettent de savoir où sont les ressources

-          Déposition de sédiments lors de la séparation (création de basalte)

-          Marges passives amincies aux bords

-          Apparition de la croute océanique

La subsidence thermique de la lithosphère océanique

-          La jeune lithosphère refroidit, épaissit, s'alourdit et tend à couler au cours du temps -> principe de l'isostasie

-          Le plancher océanique s'approfondit en s'éloignant de la ride pour former les plaines abyssales

Convergence océan, océan

-          Fosse océanique profonde

-          Magma résulte de la fusion du manteau asthénosphérique induite par l'eau de la plaque subduite

-          Formation d’un arc insulaire volcanique et d’une fosse avant-arc

-          Les magmas résultent de la fusion du manteau asthénosphérique induite par l’eau de la plaque subduite

-          Nombreux séismes le long du plan de Wadati-Benioff (jusqu’à 700 km de prof.)

Bassin arrière-arc

-          Plongement de la plaque subductante (roll-back) induit une traction de la plaque supérieure dont la bordure peut se détacher du continent principal à génère bassin arrière-arc en extension

-          Certaines plaques lithosphériques froides et dense en subduction jusqu’au noyau

Convergence océan-continent

-          Plaque océanique + lourde → tjrs elle qui passe sous continentale volcans ! à  Andes

-          Marge continentale active

-          Comme les arcs insulaires, mais en bordure de continent; la cordillère des Andes culmine à 6’961 m, et s’y trouve également le point en surface le plus éloigné du centre de la Terre

-          Chaînes de montagnes sont essentiellement volcaniques

Convergence continent-continent

-          stade 1: marge continental active style Andes

-          stade 2: fermeture de l'océan par subduction complète de son plancher

-          stade 3: collision continentale, épaississement de la croute continentale, chaine de montagne volcanique (Alpes, Himalaya) à plaque océanique inférieure subduite se détache ("slab break-off")

Faille transformante

Coulissements de 2 plaques (dextre (face à la faille, la plaque sur laquelle on est pas bouge vers la droite) ou senestre (inverse)) à cause tremblements de terre, San Francisco et Los Angeles ne feront qu’une dans 10Ma

Points chauds intraplaques

Volcanisme intraplaque (chalumeaux mantelliques perçant la lithosphère sus-jacente) à  Hawaï sur la plaque pacifique

Remonté de matière chaude (en forme de champignon fluide chaud dans fluide visqueux plus froid)

Point chaud de Hawaï à ligne d'île qui représente la vitesse de déplacement et le déplacement de la plaque (depuis 60 Ma elle se déplace) à car pt chaud ne se déplace pas (asthénosphère) mais la croûte si (lithosphère)

Trapps: pt chaud à plus grand volume (grande quantité de lave à un endroit car plaque lithospère plus lente) à très très grande surface

Pourquoi plaques bougent ?

Traction gravitaire de la plaque en subduction à traction de la plaque plongeante

→ La traction exercée par la plaque lithosphérique plongeante dense et froide comparé à l'asthénosphère = moteur principale !

→ observations en faveur : plaques dont une fraction imp de leur frontière subducte se déplace + vite

-          Traction = 8 fois convection

-          Convection = 2 fois poussée

Comment commence la tectonique des plaques ?

-          Spontanément

-          La lithosphère océanique froide et dense se détache au point de suture avec la croûte continentale peu dense et commence à subducter, entrainant quelque part à la surface du globe, un mouvement d'écartement

Paléomagnétisme

-          ch.magn représenté en vecteurs 3D

-          Basalte fossilisé montre direction mais aussi inclinaison !! → Paléoaltitude

Paléoposition

Dépend du référentiel (si ref continental on a l'impression que pole bouge bcp mais c’est l’inverse (direction du pôle magnétique varie relativement peu autour du pôle géographique)

Reconstitutions paléogéographiques

-          Pas suffisant pour époques anciennes

-          Observation des roches, chaînes de montagnes anciennes, distribution des fossiles, etc.

Pangée

1 seul méga continent

Avant Pangée → on ne sait pas..trop d'incertitudes

Future → plus de mer méditerranée puis de nouveau plus qu'un continent (cycle de mégacontinents probable (cycle 1 demi million d'années)

Observations des séismes

Physique à vibrations enregistrées, recherches et modélisation, lieu profondeur taille

Effets à sur environnement, bâti, personnes

Séismes passées à histoire, géo, géologie

Distribution de la sismicité

En bordure de plaque ! ou intraplaque (plus rare, à faible magnitudes)

Profondeur : crustale et zone de subduction

Processus d’un séisme

-          Très longue préparation: accumulation de contraintes tectonique pdt des années

-          Relâchement des contraintes en quelques secondes = séisme

Réajustement des contraintes -> puis le cycle continu

Sismotectonique

Mouvements typiques des failles peuvent être observés par les ondes

but: Interpréter la sismologie et la tectonique ensemble

Tsunami

Tsu + nami = port + vague à faible amplitude en mer, grandit vite sur les côtes -> difficile à détecter

Magnitude

-          Source, un seul chiffre

-          ML= locale: amplitude max. de l'onde S sur le sismogramme

-          Mw= magnitude du moment: énergie libérée par le séisme

-          Échelle logarithmique -> 1000 fois + d'E entre les magnitudes

-          bcp de petits séismes (1 séisme de magnitude 3 par heure !) mais bcp moins de gros (1 magn8 par an)

Intensité

-          effet, spatialement variable

-          mesure du mouvement du sol à un pt donné

-          lien direct au dégât causé et au ressenti par des humains

-          Echelle descriptive (Mercalli, european macroseismic scale-98, chiffre romains de I à X ou XII)

Autres paramètres: profondeur, étendu de la rupture, faille connue ? enfouie?, contenu fréquentiel (spectre)

Shake Map

-          type de carte dev. par l'USGS

-          carte intensité attendues (calculées)

-          très utile pour les services de secours

Aléa sismique

-          Probabilité que se produise un séisme

-          Incertitude !

-          Aléa basé sur les séismes passés

Risque sismique

Risque = Aléa * Vulnérabilité

Possibilité du danger: victimes, bâtiments, dégâts économiques (Japon et chili pas en rouge sur la carte car bâtiments aux normes -> ce n'est pas le cas en inde par exemple à risque différents mm si séismes - forts !)

Préparation séismes

-          construire de manière parasismique

-          apprendre les gestes avant, pdt, après séisme

-          sensibiliser l'entourage

-          bien communiquer

-          recherche, science citoyenne

-          s'exprimer en art, litt, etc.

Suissemologie

-          10 plus grands séismes historiques pas après 1946

-          valais plus touché que les autres cantons

-          risque économique élevé dans les grandes villes