Leçon 12 sur 24
Les grandes théories orogéniques et les mouvements tectoniques
Je sais présenter les grandes théories qui expliquent la formation des montagnes, de la contraction à la tectonique des plaques, et décrire les mouvements tectoniques (plis, failles, mouvements des plaques).
- 50 min
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Présenter et critiquer les anciennes théories orogéniques (contraction, géosynclinal)
- Expliquer la théorie de la dérive des continents de Wegener et ses preuves
- Présenter la tectonique des plaques et les trois types de limites de plaques
- Distinguer mouvements épirogéniques et orogéniques, plis et failles
Avant de commencer : La leçon « Structure et histoire géologique de la Terre » (croûte, manteau, lithosphère, asthénosphère, ères géologiques).
1Je découvre
En classe, Kadiatou découpe dans une vieille carte du monde les contours de l'Afrique et de l'Amérique du Sud. En rapprochant les deux morceaux, elle remarque une chose étonnante : la côte du Brésil, qui fait une grosse bosse vers l'est, s'emboîte presque dans le golfe de Guinée, comme deux pièces d'un puzzle. Son voisin Alpha rit : « C'est un hasard ! Les continents ne bougent pas, sinon on le sentirait. »
Le professeur intervient : un savant allemand, au début du XXe siècle, a fait la même remarque que Kadiatou et en a tiré une idée qui a d'abord fait sourire les autres scientifiques. Cinquante ans plus tard, on a prouvé qu'il avait en grande partie raison. Et cette idée explique aussi pourquoi il existe de hautes montagnes, des volcans et des tremblements de terre.
Comment les scientifiques ont-ils expliqué la formation des montagnes et les mouvements de l'écorce terrestre ?
2Je comprends
Le mot orogenèse vient du grec oros (montagne) et genesis (naissance) : c'est l'ensemble des phénomènes qui aboutissent à la formation des montagnes. Une théorie orogénique est une explication scientifique de ces phénomènes. Au fil du temps, plusieurs théories se sont succédé.
1. Les anciennes théories
La théorie de la contraction (XIXe siècle). On pensait que la Terre, d'abord très chaude, se refroidissait et donc rétrécissait. En se contractant, son écorce se serait plissée, comme la peau d'une pomme qui se ride en séchant. Les montagnes seraient ces rides. Critique : cette théorie n'explique pas pourquoi les montagnes sont regroupées en longues chaînes à certains endroits seulement ; de plus, on a découvert plus tard que la chaleur produite à l'intérieur de la Terre (par la radioactivité des roches) ralentit beaucoup son refroidissement.
La théorie des géosynclinaux (seconde moitié du XIXe siècle). Des géologues américains observent que les montagnes sont formées d'énormes épaisseurs de roches sédimentaires marines. Ils proposent que ces sédiments se sont d'abord accumulés dans une vaste fosse marine allongée qui s'enfonçait lentement, le géosynclinal, puis qu'ils ont été comprimés, plissés et soulevés pour former une chaîne. Critique : la théorie décrit bien les étapes, mais n'explique pas la force capable de comprimer ces sédiments.
2. La dérive des continents (Wegener)
En 1912, le météorologue et géologue allemand Alfred Wegener propose une idée nouvelle, publiée en 1915 : les continents se déplacent. Selon lui, il y a environ 300 millions d'années (fin de l'ère primaire), tous les continents étaient réunis en un seul supercontinent, la Pangée (« toute la terre »), entouré d'un océan unique, la Panthalassa. Puis la Pangée s'est fragmentée, et les morceaux ont dérivé jusqu'à leur position actuelle.
Ses preuves :
- l'emboîtement des côtes : la côte est de l'Amérique du Sud s'ajuste à la côte ouest de l'Afrique, comme l'a remarqué Kadiatou ;
- les fossiles : on trouve les mêmes fossiles d'animaux et de plantes terrestres (par exemple le petit reptile Mesosaurus) au Brésil et en Afrique australe ; ils n'auraient pas pu traverser un océan ;
- les roches : des chaînes de montagnes anciennes et des roches de même âge se prolongent d'un continent à l'autre ;
- les traces d'anciens glaciers en Afrique, en Inde, en Amérique du Sud et en Australie, régions aujourd'hui chaudes, s'expliquent si ces terres étaient autrefois réunies près du pôle Sud.
La théorie de Wegener est d'abord rejetée par la plupart des scientifiques, car il ne peut pas expliquer quelle force déplace les continents.
3. La tectonique des plaques
Après la Seconde Guerre mondiale, l'exploration des fonds océaniques apporte des découvertes décisives : au milieu des océans, il existe d'immenses chaînes de montagnes sous-marines, les dorsales ; les roches du plancher océanique sont d'autant plus jeunes qu'elles sont proches de la dorsale. On comprend que le fond océanique se forme en permanence au niveau des dorsales et s'écarte de part et d'autre. À la fin des années 1960, ces découvertes sont réunies dans une théorie d'ensemble : la tectonique des plaques.
Ses idées principales :
- la lithosphère (croûte et sommet du manteau, environ 100 km) est découpée en une douzaine de grandes plaques rigides (plaque africaine, eurasiatique, nord-américaine, sud-américaine, pacifique, antarctique, indo-australienne…) et en plaques plus petites ;
- ces plaques se déplacent sur l'asthénosphère, à des vitesses de quelques centimètres par an (à peu près la vitesse de pousse des ongles) ;
- le moteur de ces mouvements est la chaleur interne de la Terre, qui provoque de lents mouvements de convection dans le manteau ;
- ce sont les plaques qui bougent, et les continents sont transportés par elles.
- 1XIXe siècle : théorie de la contraction, la Terre se refroidit et se ride
- 2Seconde moitié du XIXe siècle : théorie des géosynclinaux, fosses remplies de sédiments puis plissées
- 31912-1915 : Alfred Wegener propose la dérive des continents et la Pangée
- 4Après 1945 : découverte des dorsales et de l'expansion des fonds océaniques
- 5Fin des années 1960 : théorie de la tectonique des plaques
4. Les trois types de limites de plaques
| Type de mouvement | Ce qui se passe | Exemples | Phénomènes associés |
|---|---|---|---|
| divergence (écartement) | deux plaques s'écartent ; du magma monte et crée une nouvelle croûte | dorsale médio-atlantique, Islande, rift est-africain | volcanisme, séismes, ouverture d'océans |
| convergence (rapprochement) | subduction : une plaque océanique, plus dense, plonge sous une autre ; collision : deux continents se heurtent | subduction : Andes, Japon ; collision : Himalaya (Inde contre Eurasie) | chaînes de montagnes, volcans, séismes violents, fosses océaniques |
| coulissement (décrochement) | deux plaques glissent l'une à côté de l'autre | faille de San Andreas (Californie) | séismes |
C'est au niveau des zones de convergence que naissent la plupart des grandes chaînes de montagnes : la tectonique des plaques fournit enfin la force que les anciennes théories ne trouvaient pas.
Exemple
Question : « L'Atlantique Sud s'ouvre d'environ 3 cm par an. Quel écartement cela représente-t-il en 100 millions d'années ? »
Calcul : 3 cm × 100 000 000 = 300 000 000 cm.
Conversion : 300 000 000 cm = 3 000 000 m = 3 000 km.
Réponse : environ 3 000 km. Un mouvement imperceptible à l'échelle d'une vie humaine suffit, sur des dizaines de millions d'années, à ouvrir un océan entre l'Afrique et l'Amérique du Sud.
5. Les mouvements tectoniques : épirogenèse et orogenèse
On appelle mouvements tectoniques les déformations de l'écorce terrestre dues aux forces internes. On en distingue deux grands types.
Les mouvements épirogéniques sont des mouvements verticaux, lents et de grande étendue : soulèvement ou affaissement de vastes régions, sans plissement important. Ils peuvent faire émerger des plateaux ou avancer la mer sur les terres. Les plateaux du Fouta-Djallon, aux couches de grès presque horizontales, ont ainsi été portés en altitude sans être plissés.
Les mouvements orogéniques sont surtout horizontaux, plus intenses et localisés : ils compriment ou étirent les roches et forment les montagnes. Ils produisent deux types de déformations :
Les plis : les couches de roches, soumises à une compression, se courbent sans se casser.
- l'anticlinal est un pli bombé vers le haut (en forme de voûte) ;
- le synclinal est un pli creusé vers le bas (en forme de cuvette) ;
- selon l'intensité de la poussée, le pli est droit, déjeté, déversé ou couché ; un pli couché déplacé sur de grandes distances forme une nappe de charriage.
Les failles : les roches, trop rigides, se cassent et les deux blocs se déplacent l'un par rapport à l'autre.
- Due à un étirement (extension)
- Un bloc glisse vers le bas
- L'écorce s'allonge
- Donne horsts et fossés d'effondrement
- Due à une compression
- Un bloc monte sur l'autre
- L'écorce se raccourcit
- Fréquente dans les chaînes de collision
Un ensemble de failles peut découper l'écorce en compartiments : le compartiment soulevé s'appelle un horst ; le compartiment effondré s'appelle un graben ou fossé d'effondrement, comme ceux du rift est-africain.
Exemple
Question : « Explique la formation de l'Himalaya à l'aide de la tectonique des plaques. »
Réponse : la plaque indienne s'est détachée de l'ancien continent du sud et s'est déplacée vers le nord. L'océan qui la séparait de l'Eurasie a disparu par subduction, puis l'Inde est entrée en collision avec l'Eurasie. La compression a plissé et empilé les roches, qui ont été soulevées : c'est ainsi qu'est née, à l'ère tertiaire, la plus haute chaîne du monde. Les séismes fréquents dans la région montrent que la collision continue.
Méthode
Pour expliquer la formation d'un relief par la tectonique :
- Je localise le relief et je repère les plaques concernées.
- J'identifie le type de limite : divergence, convergence (subduction ou collision) ou coulissement.
- Je décris les forces (compression ou extension) et les déformations produites (plis, failles, volcans).
- Je conclus sur le relief obtenu et sur les phénomènes associés (séismes, volcans).
6. Et la Guinée ?
La Guinée est située au milieu de la plaque africaine, loin des limites de plaques. Elle n'a donc ni volcan actif ni grande chaîne de montagnes récente, et les séismes y sont rares. Rares, mais pas absents : le 22 décembre 1983, un fort séisme a frappé la région de Koumbia, dans la préfecture de Gaoual, causant d'importants dégâts. Il rappelle que des tensions existent aussi à l'intérieur des plaques. Son relief (plateaux, massifs anciens, dorsale guinéenne) résulte surtout de mouvements très anciens et de l'érosion.
3Je retiens
Je retiens
Orogenèse : ensemble des phénomènes qui forment les montagnes.
Anciennes théories : contraction (la Terre se refroidit et se ride) ; géosynclinaux (fosses remplies de sédiments puis plissées) ; elles n'expliquaient pas la force en jeu.
Wegener (1912-1915) : dérive des continents, Pangée ; preuves : emboîtement des côtes, fossiles, roches, traces glaciaires.
Tectonique des plaques (fin des années 1960) : la lithosphère est découpée en plaques qui se déplacent de quelques cm par an sur l'asthénosphère, sous l'effet de la chaleur interne.
Limites de plaques : divergence (dorsales, rifts), convergence (subduction, collision : montagnes), coulissement (failles).
Mouvements épirogéniques : verticaux, lents, étendus. Mouvements orogéniques : plis (anticlinal, synclinal) et failles (normale, inverse ; horst, graben).
La Guinée est au cœur de la plaque africaine : pas de volcan actif, séismes rares (Koumbia, 1983).
4Erreurs fréquentes
- Dire que les continents « flottent sur l'océan » : ce sont les plaques lithosphériques, qui portent continents et océans, qui se déplacent sur l'asthénosphère.
- Croire que le manteau sur lequel glissent les plaques est liquide : l'asthénosphère est solide mais ductile.
- Confondre anticlinal (voûte, bombé vers le haut) et synclinal (cuvette, creux vers le bas).
- Confondre faille normale (extension, l'écorce s'allonge) et faille inverse (compression, l'écorce se raccourcit).
5Je m’exerce
1Exercice 1
(Questions de cours)
a) Définis l'orogenèse.
b) Résume en une phrase la théorie de la contraction et donne une critique.
c) Qu'est-ce que la Pangée ?
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a) L'orogenèse est l'ensemble des phénomènes qui aboutissent à la formation des montagnes.
b) Selon la théorie de la contraction, la Terre se refroidit et rétrécit, et son écorce se plisse comme la peau d'une pomme qui sèche. Critique : elle n'explique pas pourquoi les montagnes forment de longues chaînes à certains endroits seulement, et la chaleur interne produite par la radioactivité ralentit beaucoup le refroidissement.
c) La Pangée est le supercontinent unique qui, selon Wegener, réunissait tous les continents il y a environ 300 millions d'années, à la fin de l'ère primaire, avant de se fragmenter.
2Exercice 2
(Preuves) Cite trois preuves avancées par Wegener en faveur de la dérive des continents et explique l'une d'elles.
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Preuves : l'emboîtement des côtes de l'Afrique et de l'Amérique du Sud ; les mêmes fossiles d'êtres vivants terrestres de part et d'autre de l'Atlantique ; la continuité des roches et des chaînes anciennes ; les traces d'anciens glaciers dans des régions aujourd'hui chaudes.
Explication (exemple) : on trouve les fossiles du Mesosaurus, petit reptile qui ne pouvait pas traverser un océan, à la fois au Brésil et en Afrique australe ; cela s'explique si ces deux régions étaient autrefois réunies.
3Exercice 3
(Associer) Associe chaque exemple au type de limite de plaques : Himalaya ; dorsale médio-atlantique ; Andes ; rift est-africain ; faille de San Andreas.
Types : divergence ; subduction ; collision ; coulissement.
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Himalaya : collision. Dorsale médio-atlantique : divergence. Andes : subduction. Rift est-africain : divergence. Faille de San Andreas : coulissement.
4Exercice 4
(Calcul) Une plaque se déplace de 5 cm par an.
a) Quelle distance parcourt-elle en 1 000 ans ? en 1 million d'années ?
b) Combien de temps lui faut-il pour se déplacer de 1 000 km ?
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a) En 1 000 ans : 5 × 1 000 = 5 000 cm = 50 m. En 1 million d'années : 5 × 1 000 000 = 5 000 000 cm = 50 000 m = 50 km.
b) 1 000 km = 100 000 000 cm ; 100 000 000 ÷ 5 = 20 000 000 ans. Il lui faut 20 millions d'années.
5Exercice 5
(Rédaction guidée, type examen) En une quinzaine de lignes, montre comment les explications de la formation des montagnes ont évolué, de la théorie de la contraction à la tectonique des plaques. Plan conseillé : introduction ; 1. les anciennes théories ; 2. la dérive des continents ; 3. la tectonique des plaques ; conclusion.
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Exemple de rédaction :
La formation des montagnes, ou orogenèse, a longtemps été un mystère. Les explications des scientifiques ont évolué au cours des deux derniers siècles.
Au XIXe siècle, la théorie de la contraction affirmait que la Terre, en se refroidissant, rétrécissait et que son écorce se plissait comme une pomme qui sèche. Puis la théorie des géosynclinaux montra que les montagnes naissent de l'accumulation de sédiments dans de grandes fosses marines, ensuite comprimés et soulevés. Mais aucune de ces théories n'expliquait la force capable de plisser les roches.
En 1912, Alfred Wegener proposa la dérive des continents : tous les continents formaient autrefois une seule terre, la Pangée, qui s'est fragmentée. Il s'appuyait sur l'emboîtement des côtes, les fossiles, les roches et les traces glaciaires. Mais, faute de moteur, sa théorie fut rejetée.
À partir des années 1950 et 1960, l'étude des fonds océaniques révéla les dorsales et l'expansion des océans. La tectonique des plaques, établie à la fin des années 1960, explique que la lithosphère est découpée en plaques mobiles, poussées par la chaleur interne. Les montagnes naissent surtout là où les plaques convergent, par subduction ou collision, comme les Andes ou l'Himalaya.
Ainsi, la tectonique des plaques a repris l'intuition de Wegener et lui a donné un moteur : elle explique aujourd'hui à la fois les montagnes, les volcans et les séismes.
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6Je vérifie
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