TP1 - Les reliefs terrestres et l'âge des fonds océaniques

TP 1.1 Les reliefs terrestres (aériens et sous-marins)

Nathan p 296-297, 300-301.
Belin, p 5-6,
Le but de cette partie est de construire dans le cadre situé plus bas une coupe simplifiée mais synthétique de l'océan atlantique depuis New-York jusqu'au sommet des Alpes.

Retrouvez sur la carte physique du globe (Belin, p 5-6) les points culminants les plus hauts (sommet des montagnes) et les plus bas (fosses abyssales).

* donnez une échelle à cette carte en vous aidant de l'atlas et de la carte plastifiée; expliquez votre démarche.
La mesure des distances sur une carte où sont portés les méridiens et les parallèles
dm
= distance le long d'un méridien correspondant à un angle de a degrés de latitude
= périmètre du globe passant par le méridien x a / 360
= 2 x 6370 km x a / 360
= 111,18 x a km.
dp
= distance le long d'un parallèle de latitude l coerrespondant à un angle de a degrés de longitude
= périmètre de globe passant par ce parallèle x a / 360
= périmètre de l'équateur x cos l x a / 360
= 2 x 6370 km x cos l x a / 360
= 111,18 x cos l x a km.

* quelle est la largeur moyenne de la dorsale atlantique ?
si le domaine océanique a une largeur moyenne d'environ 4.000 km (entre 3000 et 6000 km), la dorsale , qui en occupe la majeure partie, à une largueur assez constante à environ 2500 km.

* entre les continents américains et européens, quel relief occupe la plus grande partie de l'océan ? (la dorsale atlantique culmine à -1300 m environ dans l'atlantique nord et -2400 m au sud).
C'est effectivement la dorsale atlantique qui est le relief majeur.

* où la dorsale atlantique affleure-t-elle à la surface ?
En Islande et, pour une moindre mesure, aux Açores.

* retrouvez à l'aide de l'atlas quelques fosses: Tsonga-Kermadec (-10.000 m), Aléoutiennes (-7.600 m).
* Y-a-t-il une fosse en Méditerranée ?
Oui, la fosse héllènique, depuis le creux du talon de la botte italienne au sud de la péninsule grecque.

* la plaine abyssale au voisinage de la côte sud-marocaine-mauritanienne atteint -5.500 m; que pouvez-vous en déduire sur la hauteur relative de la "montagne" correspondant à la dorsale atlantique ?
Les plaines abyssales atlantiques atteignent une profondeur supérieure à la hauteur atteinte par les montagnes les plus proches comme les Alpes ou les Pyrénnées.

* les plateaux continentaux atteignent -200 m de profondeur en moyenne. Repérez-les sur la carte. Votre livre en présente des coupes p. 120 et 128. Pouvez-vous maintenant bien séparer le domaine continental du domaine océanique et placer correctement les noms de plate-forme continentale, pente (ou talus) et glacis continentaux, plaine abyssale, dorsale (avec ses épaules ou contreforts, ses crêtes et son rift ou vallée).

* Que pensez-vous de la symétrie de la dorsale Atlantique ?
La symétrie de la dorsale atlantique et la position médiane de son rift dans l'océan soutient le processus de formation de croûte océanique par accrétion médiane et expansion latérale symétriquement de part et d'autre de l'axe de la dorsale.

En est-il de même pour les autres dorsales ?
Non il existe des dorsales décalées très fortement vers les continents, notamment lorsqu'une subduction fonctionne et que la plaque océanique disparaît d'un côté sous la plaque continentale (par exemple la subduction à l'ouest du continent sud-américain.

* calculez les pentes des talus américains et européens et de la dorsale atlantique (habituellement les pentes de talus sont voisines de 5% avec un maximum de 35%).
On trouve moins de 0,5 % pour la pente est américaine et 2% pour la pente ouest européenne. Ces chiffres sont très approximatifs mais rendent compte d'une différence de topographie réelle. 

* dessinez la coupe demandée en respectant les échelles puis en augmentant l'échelle des hauteurs d'un facteur que vous préciserez.

Pour 6500 km de longueur on a un relief de 10 km, soit un facteur 650 entre les longueurs et les hauteurs: le trait a donc une épaisseur supérieure aux reliefs. (Pour une échelle des longueurs de 1cm représentant 500 km, l'épaisseur d'un trait correspondant à 10 km serait de 0,2 mm). On ne peut donc dessiner qu'un trait horizontal.
On multipliera donc les hauteurs par un facteur 200 pour pouvoir tracer une courbe significative. On remarquera cependant que les pentes sont tellement exagérées que la coupe n'est pas non plus satisfaisante.

 

TP 1.2 L'âge des fonds océaniques

Vous disposez par personne d'une carte géologique de l'océan atlantique avec sa légende (en anglais).

* prenez votre temps pour vous familiariser avec la carte et lire quelques légendes; vous noterez particulièrement l'âge du socle océanique qui est codé à l'aide de couleurs (colonnes de droite); l'échelle chronologique des inversions magnétiques ne vous servira cette fois qu'à établir l'âge des terrains (en M. Y = millions d'années = million of years)

* pourquoi ne date-t-on pas les sédiments mais le socle de roche consolidée directement en contact avec le basalte ?
Les sédiments qui se déposent actuellement sur tout le fond de l'océan ont le même âge... actuel.

* où se trouvent les volcans actifs de la dorsale ? (active volcano)
Au niveau des açores et de l'islande, principalement.

* quelle disposition des âges du socle de part et d'autre de l'axe de la dorsale observez-vous ?
Une disposition en bandes symétriques parallèles à l'axe de la dorsale et séparées par des failles. Plus on s'éloigne de l'axe de la dorsale plus les âges du socle sont élevés.

* Quelles hypothèses suggérez-vous pour expliquez cette disposition ?
1. Un gigantesque pli de type synclinal, d'axe parallèle à l'axe de la dorsale. Les couches seraient en continuité sous la dorsale. Cette hypothèse ne peut être énoncée si vous savez déjà qu'il n'y a pas d'autres roches sémientaires en dessous mais uniquement des roches magmatiques.
2. Si les couches anciennes n'en formaient qu'une seule par le passé on pourrait imaginer qu'elles se sont écartées et qu'elles ont laissé la place à une nouvelle couche apparue à l'axe de la dorsale et ainsi de suite.


Un petit schéma pour aider à comprendre la notion d'anticlinal et de synclinal...
Les termes d'antiforme et de synforme ne désignent pas des structures géologiques mais des formes géométriques en creux ou en bosse, respéctivement.

* en quoi les forages (représentés par des colonnes (Deep sea drilling and coring) qui atteignent le socle basaltique (basaltic basement) confirment-ils l'une ou l'autre de vos hypothèses ?
On trouve successivenet de bas en haut des roches sédimentaires de plus en plus jeunes que l'on peut relier aux couches que l'on trouve lorsque l'on se rapproche de la dorsale. C'est donc la seconde hypothèse qui est confirmée.

* calculez la vitesse d'expansion océanique au large de l'Espagne (vers 45°N) et à la pointe de l'Afrique (vers 30°S) et comparez vos résultats.
Vous devriez trouver pour une période d'environ 200 millions d'années (Jurassique à l'actuel) une distance d'environ 4500 km soit 2,25 cm par an. La vitesse actuelle d'ouverture varie de 2,2 à 3,4 cm d'après votre livre (Belin, p 85). Votre résultat est donc cohérent avec une vitesse d'ouverture à peu près constante voisine de la vitesse actuelle.

 

Exercice complémentaire: activtés 2 et 3, Belin, p 79
Doc 2 et 3 p 78
2a - les roches sédimentaires (et non pas les sédiments comme indiqué dans votre livre) situées au contact des basaltes du socle (donc les roches sédimentaires les plus âgés d'une colonne sédimentaire) ont des âges qui sont disposés selon des bandes parrallèles à l'axe de la dorsale et symétriquement de part et d'autre de celle-ci.

Ne pas confondre:

Une roche sédimentaire est une roche issue d'un sédiment.
Un sédiment est un milieu de vie composé d'eau, d'éléments organiques et minéraux.
Une roche sédimentaire se forme à partir d'un sédiment par diagénèse. Ce processus est essentiellement un départ d'eau et une compaction.

Pour des notions générales sur les roches, voir cours général.


2b- Miocène (environ 200 km), Paléocène (environ 500 à 700 km) (attention erreur dans votre livre 2ème page de couverture (intérieure), les périodes du tertiaire sont le Néogène et le Paléogène (les couleurs sont aussi fantaisistes).... Crétacé (environ 1400 km).
2c - âge jurassique dont entre 135 et 205 Ma, ce qui n'est pas précis, contrairement à la demande de précision de la question....

Doc 4 et 5
3a - comme nous avons une droite de régression qui passe par le zéro pour chaque paramètre et approximativement par tous les points de mesure (rectangle d'incertitude non représenté mais qui correspondrait environ a quelques km pour la précision du forage et queques millions d'années sur la datation de la roche sédimentaire à l'aide de fossiles) n'importe quel point de la courbe peut permettre de caculer la pente: environ 1000 km pour 50 Ma soit 1000 x 100.000 cm pour 50 x 1.000.000 ans soit 100.000.000 / 50.000.000 cm pour 1 an soit donc 2 cm par an.
3b - Cette vitesse d'après la carte p 85 est assez lente.