Suite

10.1 : Alfred Wegener - Le père de la tectonique des plaques - Géosciences


Alfred Wegener (1880-1930) (Figure (PageIndex{1})) a obtenu un doctorat en astronomie à l'Université de Berlin en 1904, mais il s'est toujours intéressé à la géophysique et à la météorologie et a passé la majeure partie de sa carrière universitaire à travailler en météorologie. En 1911, il est tombé sur une publication scientifique qui comprenait une description de l'existence de fossiles terrestres correspondants du Permien dans diverses régions d'Amérique du Sud, d'Afrique, d'Inde, d'Antarctique et d'Australie (Figure (PageIndex{2})).

Wegener a conclu que cette répartition des organismes terrestres ne pouvait exister que si ces continents étaient réunis au cours du Permien, et il a inventé le terme Pangée ("toutes les terres") pour le supercontinent qui, selon lui, comprenait tous les continents actuels.

Wegener a poursuivi sa théorie avec détermination, en passant au peigne fin les bibliothèques, en consultant des collègues et en faisant des observations, à la recherche de preuves pour la soutenir. Il s'est fortement appuyé sur l'appariement des modèles géologiques à travers les océans, tels que les strates sédimentaires d'Amérique du Sud correspondant à celles d'Afrique (Figure (PageIndex{3})), les bassins houillers nord-américains correspondant à ceux d'Europe et les montagnes du Canada atlantique correspondant à celles-ci. du nord de la Grande-Bretagne, à la fois en termes de morphologie et de type de roche.

Wegener a fait référence aux preuves de la glaciation du Karoo au Carbonifère et au Permien (~300 Ma) en Amérique du Sud, en Afrique, en Inde, en Antarctique et en Australie (Figure (PageIndex{4})). Il a fait valoir que cela n'aurait pu se produire que si ces continents étaient autrefois tous connectés en un seul supercontinent. Il a également cité des preuves (basées sur ses propres observations astronomiques) qui ont montré que les continents se déplaçaient les uns par rapport aux autres, et a déterminé un taux de séparation entre le Groenland et la Scandinavie de 11 mètres par an, bien qu'il ait admis que les mesures n'étaient pas précises. En fait, ils n'étaient même pas proches - le taux de séparation est en fait d'environ 2,5 centimètres par an !

Wegener a publié ses idées pour la première fois en 1912 dans un petit livre intitulé Die Entstehung der Kontinente (L'origine des continents), puis en 1915 à Die Entstehung der Kontinente und Ozeane (L'origine des continentset océans). Il révisa ce livre plusieurs fois jusqu'en 1929. Il fut traduit en français, anglais, espagnol et russe en 1924.

En fait, les ajustements continentaux n'étaient pas parfaits et les correspondances géologiques n'étaient pas toujours cohérentes, mais le problème le plus grave de tous était que Wegener ne pouvait pas concevoir un mécanisme crédible pour déplacer les continents. Il était compris à cette époque que les continents étaient principalement composés de sialique Matériel (SIAL: dominé par le silicium et l'aluminium, semblable à « felsique »), et que les fonds océaniques étaient principalement simatique (LMSI: dominé par le silicium et le magnésium, proche du « mafique »). Wegener a proposé que les continents étaient comme des icebergs flottant sur la croûte plus lourde du SIMA, mais les seules forces qu'il pouvait invoquer pour propulser les continents étaient poleflucht, l'effet de la rotation de la Terre poussant les objets vers l'équateur, et les forces de marée lunaires et solaires, qui ont tendance à pousser les objets vers l'ouest. Il a été rapidement montré que ces forces étaient beaucoup trop faibles pour déplacer les continents, et sans aucun mécanisme raisonnable pour le faire fonctionner, la théorie de Wegener a été rapidement rejetée par la plupart des géologues de l'époque.

Alfred Wegener est mort au Groenland en 1930 alors qu'il menait des études liées à la glaciation et au climat. Au moment de sa mort, ses idées ont été provisoirement acceptées par seulement une petite minorité de géologues, et solidement rejetées par la plupart. Cependant, en quelques décennies, tout allait changer. Pour en savoir plus sur ses contributions extrêmement importantes aux sciences de la Terre, visitez le site Web de la NASA pour voir une collection d'articles sur Alfred Wegener.

Description des images

Description de l'image de la figure (PageIndex{2}) : Les fossiles trouvés sur différents continents suggèrent que ces continents étaient autrefois réunis en un super-continent. Les restes fossiles de Cynognathe (un reptile terrestre) et Mésosaure (un reptile d'eau douce) ont été trouvés en Amérique du Sud et en Afrique. Preuve fossile de la Lystrosaurus, un reptile terrestre de la période triasique, a été trouvé en Inde, en Afrique et en Antarctique. Fossiles de la fougère Glossopteris ont été trouvés en Australie, en Antarctique, en Inde, en Afrique et en Amérique du Sud. Lorsque vous positionnez ces continents de manière à ce qu'ils s'emboîtent, les zones où ces fossiles ont été trouvés s'alignent. [Retour à la figure (PageIndex{2})]


Alfred Wegener

Nos rédacteurs examineront ce que vous avez soumis et détermineront s'il faut réviser l'article.

Alfred Wegener, en entier Alfred Lothar Wegener, (né le 1er novembre 1880 à Berlin, Allemagne - décédé en novembre 1930 au Groenland), météorologue et géophysicien allemand qui a formulé le premier énoncé complet de l'hypothèse de la dérive des continents.

Pourquoi Alfred Wegener est-il le plus connu ?

Le météorologue et géophysicien allemand Alfred Wegener a été la première personne à formuler un énoncé complet de l'hypothèse de la dérive des continents. Des scientifiques précédents avaient expliqué que la séparation des continents du monde moderne résultait de l'affaissement, ou du naufrage, de grandes parties d'un ancien supercontinent pour former les océans.

Quelles ont été les contributions d'Alfred Wegener ?

Wegener a remarqué la similitude des côtes de l'est de l'Amérique du Sud et de l'Afrique de l'Ouest et a supposé que ces terres avaient autrefois formé un supercontinent, la Pangée, qui s'était séparé et s'était lentement éloigné de plusieurs kilomètres au cours du temps géologique. Il a également signalé des organismes fossiles étroitement liés et des strates rocheuses similaires qui se trouvaient sur des continents largement séparés.

Quel a été l'impact d'Alfred Wegener sur le monde ?

Wegener a publié sa théorie dans son intégralité en 1915, mais ses contemporains la trouvaient pour la plupart invraisemblable. En 1930, il avait été rejeté par la plupart des géologues, et il est tombé dans l'obscurité pendant les prochaines décennies. L'impact de Wegener s'est finalement fait sentir lorsque sa théorie a été ressuscitée dans le cadre de la théorie de la tectonique des plaques dans les années 1960.

Fils d'un directeur d'orphelinat, Wegener a obtenu un doctorat. Diplômé en astronomie de l'Université de Berlin en 1905. Entre-temps, il s'était intéressé à la paléoclimatologie et, en 1906-1908, il participa à une expédition au Groenland pour étudier la circulation de l'air polaire. Lors de ce voyage, il se lia d'amitié avec le climatologue allemand Wladimir Köppen, qui devint son mentor, et épousa plus tard la fille de Köppen, Elsa, en 1913. Il fit trois autres expéditions au Groenland, en 1912-1913, 1929 et 1930. Il enseigna la météorologie à Marburg et Hambourg et fut professeur de météorologie et de géophysique à l'Université de Graz de 1924 à 1930. Il mourut lors de sa dernière expédition au Groenland en 1930.

Comme certains autres scientifiques avant lui, Wegener a été impressionné par la similitude des côtes de l'est de l'Amérique du Sud et de l'Afrique de l'Ouest et a spéculé que ces terres avaient déjà été réunies. Vers 1910, il a commencé à jouer avec l'idée qu'à la fin de l'ère paléozoïque (qui s'est terminée il y a environ 252 millions d'années), tous les continents actuels avaient formé une seule grande masse, ou supercontinent, qui s'était par la suite brisée. Wegener a appelé cet ancien continent Pangée. D'autres scientifiques avaient proposé un tel continent, mais avaient expliqué que la séparation des continents du monde moderne résultait de l'affaissement ou du naufrage de grandes parties du supercontinent pour former les océans Atlantique et Indien. Wegener, en revanche, a proposé que les parties constitutives de la Pangée s'étaient lentement éloignées de milliers de kilomètres les unes des autres sur de longues périodes de temps géologique. Son mandat pour ce mouvement était die Verschiebung der Kontinente (« déplacement continental »), qui a donné naissance au terme la dérive des continents.

Wegener a présenté sa théorie pour la première fois dans des conférences en 1912 et l'a publiée dans son intégralité en 1915 dans son ouvrage le plus important, Die Entstehung der Kontinente und Ozeane ( L'origine des continents et des océans). Il a recherché dans la littérature scientifique des preuves géologiques et paléontologiques qui étayeraient sa théorie, et il a pu mettre en évidence de nombreux organismes fossiles étroitement liés et des strates rocheuses similaires qui se trouvaient sur des continents largement séparés, en particulier ceux trouvés dans les Amériques et en Afrique. La théorie de la dérive des continents de Wegener a gagné quelques adhérents au cours de la décennie qui a suivi, mais ses postulations sur les forces motrices du mouvement des continents semblaient invraisemblables. En 1930, sa théorie avait été rejetée par la plupart des géologues, et elle a sombré dans l'obscurité pendant les prochaines décennies, pour être ressuscitée dans le cadre de la théorie de la tectonique des plaques au cours des années 1960.


10.1 : Alfred Wegener - Le père de la tectonique des plaques - Géosciences

Les sujets abordés dans ce chapitre peuvent être résumés comme suit :

10.1 Alfred Wegener - le père de la tectonique des plaques Les preuves de la dérive des continents au début du 20e siècle comprenaient la correspondance des formes continentales de chaque côté de l'Atlantique et les correspondances géologiques et fossiles entre des continents qui sont maintenant distants de milliers de kilomètres.
10.2 Modèles géologiques globaux du début du 20e siècle Les théories établies de la géologie mondiale étaient le permanentisme et le contractionnisme, mais aucune de ces théories n'était en mesure d'expliquer certaines des preuves qui soutenaient l'idée de dérive des continents.
10.3 Renaissance géologique du milieu du XXe siècle Des progrès considérables ont été accomplis dans la compréhension de la Terre au cours des décennies du milieu du 20e siècle, notamment la découverte de preuves magnétiques de la dérive des continents, la cartographie de la topographie du fond océanique, la description des relations de profondeur des tremblements de terre le long des tranchées océaniques, la mesure des différences de flux de chaleur dans diverses parties de le fond océanique et cartographier les inversions magnétiques sur le fond marin. Au milieu des années 1960, les fondements de la théorie de la tectonique des plaques étaient en place.
10.4 Plaques, mouvements de plaque et processus de frontière de plaque La lithosphère terrestre est composée de plus de 20 plaques qui se déplacent dans différentes directions à des vitesses comprises entre 1 cm/an et 10 cm/an. Les trois types de limites de plaques sont divergentes (plaques qui s'écartent et formation d'une nouvelle croûte), convergentes (plaques se déplaçant ensemble et une étant subductée) et transformées (plaques se déplaçant côte à côte). Des frontières divergentes se forment là où les plaques existantes sont séparées, et il est supposé que cela est causé par une série de panaches du manteau. Des zones de subduction sont supposées se former là où l'accumulation de sédiments à une marge passive conduit à la séparation de la lithosphère océanique et continentale. Les supercontinents se forment et se brisent à travers ces processus.
10.5 Mécanismes pour le mouvement des plaques Il est largement admis que la poussée de crête et la traction de dalle sont les principaux mécanismes de mouvement des plaques, par opposition à la traction par convection du manteau. La convection du manteau est un facteur clé pour produire les conditions nécessaires à la poussée de crête et à la traction de dalle.

Questions à réviser

  1. Énumérez certaines des preuves utilisées par Wegener pour soutenir son idée de déplacer les continents.
  2. Quelle était la principale faiblesse technique de la théorie de la dérive des continents de Wegener ?
  3. Comment les montagnes ont-elles été formées (a) par les contractionnistes et (b) par les permanentistes ?
  4. Comment s'expliquent les confrontations paléontologiques transatlantiques à la fin du XIXe siècle ?
  5. Dans le contexte de l'isostasie, qu'est-ce qui empêcherait une zone de croûte continentale de faire partie d'un océan ?
  6. Comment avons-nous appris la topographie des fonds marins au début du 20e siècle ?
  7. Comment le profil de température de la croûte et du manteau indique-t-il qu'une partie du manteau doit être en convection ?
  8. Quelles preuves issues d'études paléomagnétiques ont étayé la dérive des continents ?
  9. Quelles parties des océans sont les plus profondes ?
  10. Pourquoi y a-t-il moins de sédiments dans les zones des dorsales océaniques que dans d'autres parties du fond marin ?
  11. Comment les données de flux de chaleur océaniques étaient-elles liées à la convection du manteau ?
  12. Décrire la distribution spatiale et en profondeur des tremblements de terre au niveau des dorsales océaniques et des fosses océaniques.
  13. Dans le modèle pour les bassins océaniques développé par Harold Hess, qu'est-ce qui s'est passé au niveau des dorsales océaniques et que s'est-il passé au niveau des fosses océaniques ?
  14. Quel aspect de la tectonique des plaques n'était pas inclus dans la théorie de Hess ?
  15. Le diagramme ici montre la configuration des anomalies magnétiques du fond marin dans la zone d'une dorsale en expansion. Dessinez l'emplacement probable de la crête.
  16. Qu'est-ce qu'un panache de manteau et quelle est sa durée de vie prévue ?
  17. Décrire la nature du mouvement au niveau d'une faille transformante de dorsale océanique (a) entre les segments de dorsale et (b) à l'extérieur des segments de dorsale.
  18. Comment est-il possible pour une plaque d'inclure à la fois la croûte océanique et continentale ?
  19. Quelle est la relation probable entre les panaches du manteau et le développement d'un rift continental ?
  20. Pourquoi la subduction n'a-t-elle pas lieu dans une zone de convergence continent-continent ?
  21. Sur cette carte de la côte ouest, les limites divergentes, convergentes et transformées sont affichées en différentes couleurs. Quelles couleurs sont les limites divergentes, quelles sont les limites convergentes et quelles sont les limites de la transformation ?
  22. Nommez les plaques sur cette carte et montrez leurs directions approximatives de mouvement.
  23. Montrez le sens du mouvement de chaque côté de la limite de la plaque à l'ouest de Haida Gwaii (îles de la Reine-Charlotte).
  24. Où se trouvent les sites terrestres les plus récents de rifting continental et de création de nouveaux fonds océaniques ?
  25. Que va-t-il arriver à l'ouest de la Californie au cours des 50 prochains millions d'années ?
  26. Quelle situation géologique pourrait éventuellement conduire à la génération d'une zone de subduction à une frontière océan-continent passive telle que la côte est de l'Amérique du Nord ?

4.1 Arguments d'Alfred Wegener pour la tectonique des plaques

Alfred Wegener (1880-1930 Figure 4.2) a obtenu un doctorat en astronomie à l'Université de Berlin en 1904, mais avait un vif intérêt pour la géophysique et la météorologie, et s'est concentré sur la météorologie pendant une grande partie de sa carrière universitaire.

Graphique 4.2 Alfred Wegener lors d'une expédition de 1912-1913 au Groenland. Source : Alfred Wegener Institute (2008) Voir la source du domaine public

En 1911, Wegener est tombé sur une publication scientifique décrivant des fossiles terrestres du Permien correspondants dans diverses parties de l'Amérique du Sud, de l'Afrique, de l'Inde, de l'Antarctique et de l'Australie. Il a conclu que parce que ces organismes n'auraient pas pu traverser les océans pour se rendre d'un continent à l'autre, les continents devaient avoir été joints dans le passé, permettant aux animaux de se déplacer de l'un à l'autre (Figure 4.3). Wegener a imaginé un supercontinent composé de tous les continents actuels et l'a nommé Pangée (signifiant "toutes les terres"). Il a décrit le mouvement des continents se reconfigurant comme la dérive des continents.

Graphique 4.3 La distribution de plusieurs fossiles terrestres du Permien qui sont présents dans diverses parties des continents maintenant séparés par les océans. Au cours du Permien, le supercontinent Pangée comprenait le supercontinent Gondwana, illustré ici, ainsi que l'Amérique du Nord et l'Eurasie. Source : J.M. Watson, USGS (1999) Source de vue du domaine public

Wegener a poursuivi son idée avec détermination, ratissant les bibliothèques, consultant ses collègues et faisant des observations dans le but de trouver des preuves à l'appui. Il s'est fortement appuyé sur la correspondance des modèles géologiques à travers les océans, tels que les strates sédimentaires d'Amérique du Sud correspondant à celles d'Afrique, les bassins houillers nord-américains correspondant à ceux d'Europe, les montagnes du Canada atlantique correspondant à celles du nord de la Grande-Bretagne - à la fois en termes de structure et de type de roche - et des comparaisons. des roches de l'Arctique canadien avec celles du Groenland (figure 4.4).

Graphique 4.4 Diagramme du livre d'Alfred Wegener Die Entstehung der Kontinente und Ozeane comparaison des types de roches sur les îles de l'Arctique canadien et le Groenland. Source : Karla Panchuk (2018) CC BY 4.0. Cliquez sur l'image pour plus d'attributions.

Wegener a également invoqué des preuves pour le Carbonifère et le Permien (

300 Ma) Glaciation du Karoo en Amérique du Sud, en Afrique, en Inde, en Antarctique et en Australie (Figure 4.5). Il a fait valoir que cela n'aurait pu se produire que si ces continents étaient autrefois tous connectés en un seul supercontinent. Il a également cité des preuves (basées sur ses propres observations astronomiques) qui ont montré que les continents se déplaçaient les uns par rapport aux autres, et a déterminé un taux de séparation entre le Groenland et la Scandinavie de 11 m par an, bien qu'il ait admis que les mesures n'étaient pas précises. (Le taux de séparation est en fait d'environ 2,5 cm par an.)

Graphique 4.5 Glaciation carbonifère et permienne du Karoo dans l'hémisphère sud. Reconstitution paléogéographique il y a 306 millions d'années. Source : Recadrée de C. R. Scotese, PALEOMAP Project (www.scotese.com) voir la source. Cliquez sur l'image pour les conditions d'utilisation.

Wegener a publié ses idées pour la première fois en 1912 dans un petit livre intitulé Die Entstehung der Kontinente (L'origine des continents), puis en 1915 à Die Entstehung der Kontinente und Ozeane (L'origine des continents et océans). Il révisa ce livre plusieurs fois jusqu'en 1929. Il fut traduit en français, anglais, espagnol et russe en 1924.

La principale critique de l'idée de Wegener était qu'il ne pouvait pas expliquer comment les continents pouvaient se déplacer. Rappelez-vous que, pour tout le monde, la croûte terrestre était continue et non divisée en plaques. Ainsi, tout mécanisme auquel Wegener pourrait penser devrait s'adapter à ce modèle de structure de la Terre. Les géologues de l'époque savaient que les continents étaient constitués de roches différentes de la croûte océanique et que le matériau qui les composait était moins dense. Wegener a donc proposé que les continents étaient comme des icebergs flottant sur la croûte océanique plus lourde. Il a suggéré que les continents ont été déplacés par l'effet de la rotation de la Terre poussant les objets vers l'équateur, et par les forces de marée lunaires et solaires, qui ont tendance à pousser les objets vers l'ouest. Cependant, il a été rapidement montré que ces forces étaient beaucoup trop faibles pour déplacer les continents, et sans aucun mécanisme raisonnable pour le faire fonctionner, la théorie de Wegener a été rapidement rejetée par la plupart des géologues de l'époque.

Alfred Wegener est mort au Groenland en 1930 alors qu'il menait des études liées à la glaciation et au climat. Au moment de sa mort, ses idées ont été provisoirement acceptées par une petite minorité de géologues, et fermement rejetées par la plupart. Mais en quelques décennies, tout allait changer.

Ressources

Les références

Wegener, A. (1920). Die Entstehung der Kontinente und Ozeane. Braunschweig, Allemagne : Friedr. Vieweg & Sohn. Texte intégral au projet Gutenberg


68 Chapitre 10 Tectonique des plaques

Après avoir lu attentivement ce chapitre, terminé les exercices qu'il contient et répondu aux questions à la fin, vous devriez être capable de :

  • Discuter de certaines des premières preuves de la dérive des continents et du rôle d'Alfred Wegener dans la promotion de cette théorie
  • Expliquez certains des autres modèles qui ont été utilisés au début du 20e siècle pour comprendre les caractéristiques géologiques mondiales
  • Décrire les nombreuses avancées géologiques réalisées au milieu du 20e siècle qui ont permis de comprendre les mécanismes de la tectonique des plaques et la preuve que les plaques se sont déplacées et que la lithosphère est créée et détruite
  • Énumérez les sept plaques principales, leurs étendues et leur direction de mouvement, et identifiez les types de frontières entre elles
  • Décrire les processus géologiques qui se déroulent aux limites des plaques divergentes et convergentes et expliquer pourquoi les failles transformantes existent
  • Expliquez comment les supercontinents se forment et comment ils se séparent
  • Décrire les mécanismes de mouvement des plaques

Comme nous l'avons découvert au chapitre 1, la tectonique des plaques est le modèle ou la théorie que nous utilisons pour comprendre le fonctionnement de notre planète. Plus précisément, c'est un modèle qui explique les origines des continents et des océans, des roches plissées et des chaînes de montagnes, des roches ignées et métamorphiques, des tremblements de terre et des volcans, et de la dérive des continents. La tectonique des plaques a été proposée pour la première fois il y a un peu plus de 100 ans, mais n'est devenue une partie acceptée de la géologie qu'il y a environ 50 ans. Il a fallu 50 ans pour que cette théorie soit acceptée pour plusieurs raisons. Tout d'abord, ce fut une véritable révolution dans la réflexion sur la Terre, ce qui était difficile pour de nombreux géologues confirmés. Deuxièmement, il y avait un fossé politique entre le principal partisan de la théorie Alfred Wegener (d'Allemagne) et l'establishment géologique de l'époque, qui était principalement centré sur la Grande-Bretagne et les États-Unis. Troisièmement, les preuves et la compréhension de la Terre qui auraient soutenu la théorie de la tectonique des plaques n'existaient tout simplement pas avant le milieu du 20e siècle.


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Objectifs d'apprentissage

Après avoir lu ce chapitre et répondu aux questions de révision à la fin, vous devriez être capable de :

  • Discutez des premières preuves de la dérive des continents et du rôle d'Alfred Wegener dans la promotion de cette théorie.
  • Décrivez d'autres modèles qui ont été utilisés au début du 20e siècle pour comprendre les caractéristiques géologiques mondiales.
  • Résumez les avancées géologiques qui ont permis de comprendre les mécanismes de la tectonique des plaques et les preuves que les plaques et sont constamment créées et détruites.
  • Décrivez les sept plaques principales, y compris leur taille, leur mouvement et les types de frontières entre elles.
  • Décrire les processus géologiques qui se déroulent aux limites des plaques divergentes et convergentes et expliquer pourquoi les failles transformantes existent
  • Expliquez comment les supercontinents se forment et comment ils se séparent.
  • Expliquez pourquoi les plaques tectoniques bougent.

La tectonique des plaques est le modèle ou la théorie que nous utilisons pour comprendre le fonctionnement de notre planète : elle explique les origines des continents et des océans, les origines des roches plissées et des chaînes de montagnes, la présence de différents types de roches, les causes et les emplacements des tremblements de terre et des volcans, et les changements dans la position des continents au fil du temps. Alors… tout!

La théorie de la tectonique des plaques a été proposée à la communauté géologique il y a plus de 100 ans, il peut donc être surprenant qu'une idée qui sous-tend l'étude de la Terre aujourd'hui ne soit devenue une partie acceptée de la géologie que dans les années 1960. Il a fallu plusieurs décennies pour que cette théorie soit acceptée pour deux raisons principales. Premièrement, c'était une perspective radicalement différente sur le fonctionnement de la Terre, et les géologues étaient réticents à entretenir une idée qui semblait absurde dans le contexte de la science de l'époque. Les preuves et la compréhension de la Terre qui auraient soutenu la théorie de la tectonique des plaques n'existaient tout simplement pas avant le milieu du XXe siècle. Deuxièmement, leur opinion était influencée par leur point de vue sur le principal promoteur, Alfred Wegener. Wegener n'avait pas de formation de géologue, il manquait donc de crédibilité aux yeux de la communauté géologique. Alfred Wegener était également allemand, alors que l'establishment géologique était concentré en Grande-Bretagne et aux États-Unis - et la Grande-Bretagne et les États-Unis étaient en guerre avec l'Allemagne dans la première partie du 20e siècle. En résumé, la tectonique des plaques était une idée trop en avance sur son temps, et livrée par le mauvais messager.

Les références

Thordarson, T., et Larsen, G. (2007) Volcanisme en Islande dans le temps historique : types de volcans, styles d'éruption et histoire éruptive. Journal de Géodynamique 43, 118-152. Texte intégral


10.1 : Alfred Wegener - Le père de la tectonique des plaques - Géosciences

Chapitres 20 et 21 : Tectonique des plaques et construction de montagnes

Les premières théories des ceintures orogéniques et de la construction des montagnes

1. Une orogenèse est un terme utilisé pour définir le processus de construction d'une montagne.

2. Figure 21.7 : Les ceintures orogéniques sont des régions de plissements et de failles intenses accompagnés d'intrusions granitiques et de métamorphisme résultant des processus de formation des montagnes.

3. Les ceintures orogéniques désignent donc des zones de chaînes de montagnes actuelles ou anciennes et, comme nous le verrons plus loin, marquent les sites de collision des plaques lithosphériques.

4. Les premières théories des ceintures orogéniques et de la formation des montagnes (avant les années 1950 et 146) ne reconnaissaient pas encore les concepts de tectonique des plaques, d'étalement des fonds marins ou de plaques lithosphériques.

1. En 1857, James Hall a noté que les ceintures de montagnes contenaient des séquences sédimentaires beaucoup plus épaisses que celles trouvées dans les zones adjacentes des continents et que ces strates étaient souvent déformées.

2. Hall a estimé que de grandes charges de sédiments ont dû déprimer et plier la croûte jusqu'à ce qu'elle s'effondre. La rupture ou l'effondrement de la croûte, à son tour, a provoqué le froissement des strates fermées et ainsi la formation de montagnes en tant qu'expressions de surface des strates déformées.

3. Quelques années plus tard, J.D. Dana a inventé en 1873 le terme de géosynclinaux en se référant à d'anciennes ceintures de strates épaisses et déformées le long des bords des continents que nous reconnaissons maintenant comme des ceintures orogéniques.

Tectonique verticale versus horizontale

1. Le plissement et la formation de failles intenses des strates observés par les premiers scientifiques ont conduit à plusieurs hypothèses quant à la cause de la déformation.

2. James Hutton (fin des années 1700) a soutenu que les montagnes résultaient d'un bouleversement vertical de la matière crustale. Il considérait la terre comme un moteur thermique qui provoquait de fréquents bouleversements à la surface. Ce bouleversement crustal et le plissement associé se sont produits à la suite de la mise en place de granite fondu de l'intérieur chaud vers la surface.

3. Au début des années 1900, cependant, de nombreux géologues ont attribué le plissement et la formation de failles dans les ceintures de montagnes à la compression latérale plutôt qu'aux forces verticales, mais ont pensé à tort que la compression latérale était le résultat d'une terre qui rétrécissait.

1. Une discussion sérieuse sur les déplacements continentaux à grande échelle a commencé en 1908 lorsque F.B. Taylor, an American geologist, suggested that mountain belts represented the wrinkling of crust due to the drifting of continents.

2. Figure 20.1 & 21.1: Alfred Wegener (early 1900's) formulated the idea of drifting continents and continental drift. Much of his theory of continental drift emerged from his ability to fit together now separated continents to form a giant supercontinent. In doing so, he was able to match up major orogenic belts.

3. Alfred Wegener also postulated a mechanism by which subcrustal material yielded to certain forces resulting in crustal blocks flowing slowly across the upper mantle.

4. Figure 20.2: Beginning in 1921, A.L. Du Toit identified identical fossils on widely separated continents. He wondered how similar fossils could be dispersed over entire oceans and concluded that the now separated continents must have at one time been joined. He published his famous book Our Wandering Continents in 1937 in support of continental drift.

5. Figure 20.13: We now recognize continental drift as a viable theory.

1. Once the idea of continental drift took hold in the early part of the 20th century, scientists began looking for an internal mechanism by which to explain the movement of these giant land masses.

2. Figure 19.8: Arthur Holmes (1928) proposed thermal convection as the driving force for continental drift.

3. There was significant opposition to the drift theory continued until as late as 1960's when Holmes’s idea of convection finally took hold following the advent of plate tectonics.

4. Other mechanisms have since been proposed to explain contental drift as we shall see later.

Evidence for Continental Drift

1. Continents appear to fit together like a jigsaw puzzle

2. Orogenic belts extend across now widely separated continents

3. Similar fossils found on now widely separated continents (e.g. Mesosaurus and Glossopteris)

4. Coal deposits in Antarctica

5. Glacial deposits of similar age found in Africa, S. America, India and Australia

6. Fossils of warm water organisms found in frigid climates

1. Additional evidence for continental drift was supplied by studies of paleomagnetism in the rock record.

2. Figure 19.13 & 19.14: Physicists knew of rock magnetism as early as 1850 and recognized that certain magnetic minerals record the orientation of the earth’s magnetic field. These magnetic minerals may align during sedimentation where they become preferentially oriented within the earth’s magnetic field. Magnetic minerals can also become aligned in igneous rocks, especially basaltic lava flows, during crystallization.

3. It wasn’t until the 1950’s and 1960’s, however, when the study of rock magnetism accelerated.

4. Figure 10.14 : Measurements of paleomagnetism in ancient rocks indicate orientations different from that of the earth’s present magnetic field.

5. Since the Earth's magnetic pole has essentially remained in the same position throughout its history, changes in magnetic directions recorded in rocks of different ages must be due to the drifting of continents.

6. Figure 20.23 : Paleomagnetic measurements of magnetically susceptible rocks of different ages can therefore determine how continents drifted through time.

1. Until the 1960’s most geologists assumed that the crust beneath the ocean basins was very old, generally flat and fixed in place.

2, Figure 5.30 : Extensive shipboard reflection surveys after WWII, however, revealed a seafloor exhibiting broad ridges, deep trenches, escarpments and countless submerged volcanoes called seamounts.

3. Figure 17.27 : The most striking features of ocean floors are immense, volcanically active mid-ocean ridges, underwater mountain ranges that snake across the ocean basins.

4. The idea of seafloor spreading can be traced back to Arthur Holmes who in 1928 presented the hypothesis of convection in order to explain continental drift. Holmes, however, did not envision mid-ocean ridges per-say but speculated that ocean basins may have formed through the splitting apart of continents due to upward-flowing mantle.

5. By the 1960’s, seismic imaging of the ocean floor had demonstrated the existence of vast submarine mountain ranges known as mid-ocean ridges.

6. Figure 19.8 : It was Harry Hess, a geologist from Princton University, who in 1962 envisioned mid-ocean ridges as sites of rising thermal convection cells.

7. The hypothesis of sea-floor spreading postulates that mid ocean ridges are sites where oceanic crust rifts and moves apart laterally. According to Hess, convection cells flow upward, then laterally away from oceanic ridges while carrying oceanic crust along as if on a conveyor belt. His hypothesis explains the high heat flow measurements, numerous earthquakes and submarine volcanic eruptions of basalt that have since been observed along modern active mid-ocean ridges.

Rifts and Hot Mantle Plumes

1. Figure 5.30: : Other evidence for the movement of lithospheric plates comes from lines of submarine volcanoes called seamounts. Hot spots are responsible for the eruption of seamounts. Hot spots result when blobs of upwelling mantle called mantle plumes impinge upon the base of the overlying lithosphere. Since the hot spot is stationary, the line of seamounts results from the movement of oceanic lithosphere over the hot spot.

2. J. Tuzo Wilson (1960's-70's) determined that seamounts were symmetrically distributed as to relative age outward from mid-ocean ridges such that younger seamounts occurred closer to the ridge axis. The ages of seamounts were determined by measuring the thickness of seafloor sediments and noting the fossils recovered from drilling of deep-sea sediments.

3. Figure 20.7: J. Tuzo Wilson also worked out the mechanism of transform faults that offset segments of mid-ocean ridge, noting that active faulting only occurs between the ridge segments.

4. Figure 20.6 : Oceanic crust, in turn, is destroyed by subduction along convergent (ocean-ocean or ocean-continent) plate boundaries.

Characteristics of Mid-Ocean Ridges and Ocean Basins

1. Figure 17.27: Mid-ocean ridges are submarine mountain ranges extending hundreds to thousands of kilometers in length.

(a) Sites of extensive basaltic eruptions where ocean floor is created.

(b) Characterized by high heat flow and shallow earthquakes.

(c) Figure 20.15 : Ridge axes may contain numerous submarine hot springs where heated seawater is discharged.

(d) New ocean floor moves laterally away from the spreading center at rates ranging from 1-18 cm/yr.

(e) Figure 20.11 : The age of oceanic crust increases away from the ridge axis.

(f) Figure 20.7 : Ridges are divided into segments separated by transform faults that compensate for variable spreading rates along the ridge axis.

(g) The overlying thickness of deep-sea sediments increase away from the ridge axis.

(h) Figure 20.11 : The oldest crust within an ocean basin is generally adjacent to a subduction zone or continental margin while the youngest occurs along the ridge axis.

Seafloor Magnetic Anomalies and Polarity Reversals

1. F.J. Vine and D.H. Matthews (1963) did the following:

(a) Figure 20.9 : Studied ocean floor magnetic anomaly patterns, noting symmetry with respect to mid-ocean ridges.

(b) Established relationships among magnetic anomalies, polarity reversals and seafloor spreading.

(c) Figure 19.16 : noted the symmetry of magnetic anomaly profiles with respect to the ridge axis.

(d) Figure 20.10 : Vine and Matthews also compared the magnetic anomaly patterns on the seafloor with the magnetic polarity time scale that had been established on land and were able to assign ages to the various magnetic stripes on the seafloor. In addition, isotopic and fossil ages obtained through deep sea drilling of sediments directly above oceanic basalt helped bracket the ages of individual magnetic stripes.

2. Figure 20.11 : Age dating of seafloor magnetic anomaly patterns eventually led to construction of maps depicting the ages of various segments of oceanic crust.

1. Figure 18.14 & 20.12: The distribution of earthquake epicenters and most active volcanoes define the plate boundaries.

2. Figure 1.14 : There are three types of plate boundaries:

(a) A divergent (constructive) plate boundary is where two plates move away from one another along a mid-ocean ridge. New lithosphere is created along a divergent plate boundary.

(b) A convergent (destructive) plate boundary is where one plate subducts beneath or collides with another plate. Lithosphere is generally destroyed along a convergent plate boundary.

(c) A transform boundary is where one plate slides against another. Lithosphere is conserved (neither destroyed nor created) along a transform boundary.

3. Figure 20.25 : There are several proposed Driving Forces for Plate Tectonics

(a) Convection: Large convection cells in the mantle carry lithosphere in a conveyor-belt manner. Cells may reach all the way down to the core boundary.

(b) Slab Pull: Dense subducting oceanic lithosphere pulls the rest of the slab behind it. Convection cells are restricted to the upper mantle.

(c) Sliding: Gravitational sliding of the slab down the slope of mid-ocean ridges.

(d) Slab Push: A spreading ocean ridge pushes the plates away from the ridge.

(e) Hot Plume Model: All upward convection is confined to a few narrow plumes originating at the core/mantle boundary. The downward limbs of convection cells are cold and dense, carrying subducted oceanic plates with them.

Limites de plaques convergentes

1. Figure 20.18 : There are several parts to a typical subduction zone:

(a) Trench: A depression marking the site where one plate descends beneath another.

(b) Accretionary Wedge or Prism: Generally located on the overriding plate close to the trench. Sediments scraped off the subducting plate accumulate on the edge of the overriding plate as a chaotic mixture called a mélange.

(c) Volcanic Arc: The main line of volcanism associated with subduction zones. Volcanic arcs within oceans are called island arcs. Andesitic lavas are common.

(d) Forearc Basin: A depression located between the accretionary wedge and the main volcanic arc. Sediments eroded from adjacent highlands are deposited and accumulate within the forearc basin.

2. Figure 19.22 : There are three types of convergent plate boundaries:

(a) Figure 20.18 : Ocean-ocean convergence with volcanic island arcs

(b) Figure 20.19 : Ocean-continent (Andean-type) convergence with a continental volcanic arc, thick accretionary wedge and large continental volcanic arc

(c) Figure 20.20 : Continent-continent convergence with extensive deformation and thickening of continental crust into huge mountain belts.

1. Figures 20.21 & 20.22 : A collage is an agglomeration or assemblage of micro-continents (terranes) and arcs separated by suture zones.

2. Collage tectonics results in accreted terrances consisting of old volcanic arcs, ancient seafloor and fragments of continents.

3. The boundaries between adjacent micro-continents and arcs may be marked by suture zones, faults and zones of metamorphism.

4. The process of assembling arcs and micro-continents is referred to as collage tectonics.

1. Figures 21.2 & 21.3 : Cratons : Part of a continent that has not been subjected to major deformation for a prolonged period of time, typically since Precambrian or early Paleozoic time (since

2. Basement : The oldest rocks recognized in a given area and composed of igneous and metamorphic rocks over

500 m.y. vieille. Consists of one or more old cratons.

3. Shield : A large region of stable, ancient basement rocks within a continent.

4. Orogenic Belt (Orogen) : A linear region that has been subjected to folding and other deformation in a mountain-building episode.

5. Platform : A tectonically stable, almost level region of a continent typically containing flat-lying sedimentary rocks. Platforms are usually much younger than basements and shields.


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His last expedition

The fourth and last expedition was carried out in 1930 with great difficulties from the beginning. Supplies from inland facilities did not arrive on time. Winter came in strong and it was reason enough for Alfred Wegener to endeavor to provide a base for shelter. The area was plagued by strong winds and snowfall, which caused the hired Greenlanders to desert. This storm presented a danger to survival.

The few who were left over Wegener had to suffer during the month of September. With hardly any provisions, they arrived at the station in October with one of their companions almost frozen. He was unable to continue the journey. A desperate situation in which no food or fuel (there was only for two people of the five there were).

Since the provisions were nil, it was necessary to go to provisions. Wegener and his partner Rasmus Villumsen were the ones who returned to shore. Alfred celebrated his fiftieth anniversary on November 1, 1930 and went out the next morning for provisions. During that search for supplies it was learned that there were strong gusts of wind and temperatures of -50 ° C. After that, they were never seen alive again. Wegener's body was found under the snow on May 8, 1931, wrapped in his sleeping bag. Neither the companion's body nor his diary could be recovered, where his last thoughts would be.

His body is still there, slowly descending into a huge glacier, which will one day float like an iceberg.

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