Leçon 13 sur 22
La formation des océans
Je sais expliquer comment un continent se déchire et comment un nouvel océan s'ouvre, en m'appuyant sur des exemples actuels et sur les preuves de l'ouverture de l'Atlantique.
- 1 h
- 5 exercices corrigés
- 3 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Décrire les étapes de l'ouverture d'un océan, du bombement continental à l'océan large
- Illustrer chaque étape par un exemple actuel (rift est-africain, mer Rouge, Atlantique)
- Présenter les arguments qui prouvent l'ouverture de l'océan Atlantique
- Calculer une vitesse d'ouverture à partir de l'âge des fonds océaniques ou des anomalies magnétiques
Avant de commencer : La leçon « Genèse et évolution de la lithosphère » (dorsale, fusion partielle, lithosphère océanique) ; la notion de faille.
1Je découvre
Pendant la saison sèche, Fatoumata, élève de Terminale SE à Labé, regarde avec son petit frère Alpha une carte du monde accrochée au mur de la classe. Alpha, qui adore les puzzles, découpe en pensée l'Afrique et l'Amérique du Sud. « Regarde, dit-il, le nez du Brésil rentre presque exactement dans le golfe de Guinée ! »
Fatoumata sourit : ce n'est pas un hasard. Son professeur leur a expliqué que la Guinée, il y a environ 200 millions d'années, n'avait pas de côte atlantique : elle était soudée au nord-est de l'Amérique du Sud, au cœur d'un seul grand continent. L'océan Atlantique, qui borde aujourd'hui Conakry, Boffa et Boké, n'existait pas encore.
Plus tard, dans un documentaire, elle voit une immense fissure en Éthiopie, au milieu d'un désert brûlant, et le commentateur affirme qu'un nouvel océan est peut-être en train de naître en Afrique de l'Est.
Comment un continent peut-il se déchirer, et comment un océan comme l'Atlantique se forme-t-il ?
2Je comprends
1. Un océan naît de la rupture d'un continent
Un océan est une vaste étendue dont le fond est formé de lithosphère océanique (basaltes et gabbros sur un manteau de péridotite). Pour qu'un océan apparaisse, il faut qu'un continent se fracture, que ses deux morceaux s'écartent et qu'une dorsale fabrique entre eux de la nouvelle lithosphère océanique. On parle d'expansion océanique (ou d'accrétion).
Cette ouverture se fait en plusieurs étapes, que l'on peut observer aujourd'hui en différents endroits du globe, comme des « photos » d'un même film.
2. Les étapes de l'ouverture d'un océan
Étape 1 : le bombement continental. Sous un continent, du manteau chaud remonte. La lithosphère continentale est soulevée en un large dôme, elle s'amincit et s'étire. Des fissures apparaissent en surface.
Étape 2 : le rift continental. L'étirement provoque des failles normales : un compartiment central s'effondre entre deux bords surélevés. C'est un fossé d'effondrement, ou rift. Il s'accompagne de séismes superficiels, de volcans et d'un flux de chaleur élevé. Des lacs allongés et profonds occupent souvent le fond du rift. Exemple actuel : le rift est-africain, qui s'étend de l'Éthiopie au Mozambique, avec les grands lacs Tanganyika et Malawi.
Étape 3 : l'océanisation (mer étroite). La lithosphère continentale finit par se rompre complètement. La mer envahit le fossé et, au fond, une jeune dorsale commence à fabriquer de la croûte océanique. Exemple actuel : la mer Rouge et le golfe d'Aden, qui séparent l'Afrique de la péninsule arabique. La région de l'Afar, en Éthiopie et à Djibouti, où se rejoignent la mer Rouge, le golfe d'Aden et le rift est-africain, montre ce passage de la déchirure continentale à l'océan.
Étape 4 : l'océan large. L'expansion se poursuit pendant des dizaines de millions d'années. L'océan s'élargit ; la dorsale se trouve au milieu, loin des continents. Les anciens bords du rift deviennent des marges continentales passives : elles ne présentent plus ni séismes ni volcans, mais gardent la trace de l'étirement (blocs basculés par des failles normales, recouverts d'épais sédiments). Exemple : l'océan Atlantique, et en particulier la marge guinéenne.
- 1Bombement : le manteau chaud soulève et étire la lithosphère continentale
- 2Rift continental : failles normales, fossé d'effondrement, volcans, séismes (Afrique de l'Est)
- 3Rupture du continent : la mer envahit le fossé, une jeune dorsale apparaît (mer Rouge)
- 4Océan large : la dorsale est au milieu, les bords deviennent des marges passives (Atlantique)
- Zone active : séismes, volcans
- Fossé en cours d'effondrement
- Lithosphère continentale amincie
- Exemple : rift est-africain
- Zone calme : ni séismes ni volcans
- Blocs basculés recouverts de sédiments
- Transition vers la lithosphère océanique
- Exemple : côte guinéenne
3. L'histoire de l'Atlantique
Il y a environ 250 millions d'années, presque toutes les terres émergées formaient un seul supercontinent, la Pangée, entouré d'un océan unique. La Pangée s'est ensuite fragmentée :
- l'Atlantique central, entre l'Afrique du Nord-Ouest et l'Amérique du Nord, commence à s'ouvrir vers 180 millions d'années ;
- l'Atlantique Sud, entre l'Afrique et l'Amérique du Sud, s'ouvre plus tard, vers 130 millions d'années.
La Guinée se trouvait au contact de ces deux ouvertures : sa côte actuelle est une marge passive née de cette déchirure. L'Atlantique continue aujourd'hui de s'élargir de quelques centimètres par an au niveau de la dorsale médio-atlantique, visible en surface en Islande.
4. Les preuves de l'ouverture de l'Atlantique
a) La forme des côtes. Les côtes de l'Afrique et de l'Amérique du Sud s'emboîtent, surtout si l'on prend le bord du plateau continental (vers 1 000 à 2 000 m de profondeur) plutôt que le rivage.
b) La continuité des roches. Des socles de même âge et de même nature se retrouvent de part et d'autre de l'Atlantique : certains vieux terrains d'Afrique de l'Ouest se prolongent au Brésil lorsqu'on rapproche les deux continents.
c) Les fossiles. Le Mésosaure, petit reptile d'eau douce, est connu à la fois au Brésil et en Afrique australe, dans des terrains d'environ 280 millions d'années. Il ne pouvait pas traverser un océan : les deux régions étaient donc réunies.
d) L'âge des fonds océaniques. Les forages en mer montrent que l'âge des basaltes et des sédiments les plus anciens posés sur eux augmente symétriquement quand on s'éloigne de la dorsale. L'épaisseur des sédiments augmente aussi. Les fonds les plus vieux se trouvent au pied des continents.
e) Les anomalies magnétiques. Quand le basalte refroidit, ses minéraux magnétiques enregistrent la direction du champ magnétique terrestre. Or ce champ s'inverse de temps en temps (le nord magnétique devient sud) ; la dernière inversion date d'environ 780 000 ans. Chaque bande de basalte garde donc la « mémoire » du champ au moment de sa formation. On observe de part et d'autre de la dorsale des bandes parallèles et symétriques, alternativement normales et inverses : c'est la preuve que la croûte se forme à l'axe puis s'écarte des deux côtés, comme sur deux tapis roulants.
5. Calculer une vitesse d'ouverture
Méthode
Pour calculer la vitesse d'ouverture d'un océan :
- Je repère une même limite (une anomalie magnétique datée ou un âge de fond) des deux côtés de la dorsale, ou d'un seul côté.
- Je mesure la distance à l'axe (demi-vitesse) ou la distance entre les deux bandes symétriques (vitesse totale).
- Je convertis : km en cm (× 100 000) et millions d'années en années (× 1 000 000).
- Je divise la distance par la durée, puis je vérifie l'ordre de grandeur (quelques cm/an).
Exemple
Dans l'Atlantique Sud, deux bandes magnétiques de même âge, 80 millions d'années, sont séparées de 3 200 km de part et d'autre de la dorsale. Calculer la vitesse d'ouverture.
- Distance : 3 200 km = 3 200 × 100 000 = 320 000 000 cm = 3,2 × 10^8 cm.
- Durée : 80 Ma = 8 × 10^7 ans.
- Vitesse d'ouverture = 3,2 × 10^8 ÷ 8 × 10^7 = 4 cm/an.
- Demi-vitesse (un seul côté) : 4 ÷ 2 = 2 cm/an.
Les deux bandes étant de part et d'autre de l'axe, la distance mesurée correspond à l'écartement des deux plaques.
Exemple
Si l'Atlantique Sud s'ouvre à 4 cm/an depuis 130 Ma, quelle serait sa largeur actuelle ? Comparer à la largeur réelle de l'Atlantique Sud, de l'ordre de 5 000 km au sud de l'équateur (ordre de grandeur).
- 130 Ma = 1,3 × 10^8 ans.
- Largeur = 4 cm/an × 1,3 × 10^8 ans = 5,2 × 10^8 cm.
- Conversion : 5,2 × 10^8 cm ÷ 100 000 = 5 200 km.
- Le résultat est du même ordre que la largeur réelle : une vitesse de quelques centimètres par an suffit, en 130 millions d'années, à ouvrir un océan de plusieurs milliers de kilomètres.
6. Pourquoi c'est important pour la Guinée
La marge continentale guinéenne est une marge passive : c'est une région stable, sans volcan actif et où les grands séismes sont rares, car elle est très loin de toute frontière de plaque active. Sur cette marge se sont accumulés, au large, des sédiments épais depuis l'ouverture de l'Atlantique. Comprendre l'ouverture de l'océan, c'est donc comprendre pourquoi notre littoral a sa forme actuelle et pourquoi notre pays est peu exposé aux grandes catastrophes volcaniques.
3Je retiens
Je retiens
Un océan naît de la fracture d'un continent puis de l'apparition d'une dorsale qui fabrique de la lithosphère océanique.
Étapes : bombement, rift continental (failles normales, volcans, séismes : Afrique de l'Est), océanisation (mer Rouge, Afar), océan large à marges passives (Atlantique).
La Pangée se fragmente à partir du Mésozoïque : Atlantique central vers 180 Ma, Atlantique Sud vers 130 Ma.
Preuves de l'ouverture : forme des côtes, continuité des roches, fossiles (Mésosaure), âge des fonds croissant symétriquement, anomalies magnétiques symétriques.
Vitesse d'ouverture = distance entre deux bandes de même âge ÷ âge ; demi-vitesse = distance à l'axe ÷ âge ; quelques cm/an.
4Erreurs fréquentes
- Croire que les continents « flottent » sur un océan de magma : le manteau est solide ; c'est la lithosphère rigide qui se déplace sur l'asthénosphère ductile.
- Confondre marge passive et limite de plaque : la côte guinéenne est une marge passive, au milieu de la plaque africaine, pas une frontière de plaques.
- Diviser par l'âge une distance en km sans convertir : 3 200 km ÷ 80 Ma = 40 km/Ma, soit 4 cm/an, et non 40 cm/an.
- Penser que les failles d'un rift sont des failles inverses : l'étirement produit des failles normales.
5Je m’exerce
1Exercice 1
(Questions de cours)
a) Qu'est-ce qu'un rift ? Quel type de failles le caractérise ?
b) Cite, dans l'ordre, les étapes de l'ouverture d'un océan, avec un exemple actuel pour chacune.
c) Qu'est-ce qu'une marge passive ?
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a) Un rift est un fossé d'effondrement allongé, limité par des failles normales, dû à l'étirement de la lithosphère continentale ; il s'accompagne de volcanisme, de séismes superficiels et d'un flux de chaleur élevé.
b) Bombement continental ; rift continental (rift est-africain) ; océanisation avec apparition d'une dorsale (mer Rouge, Afar) ; océan large à marges passives (Atlantique).
c) Une marge passive est l'ancien bord d'un rift devenu bordure d'un océan : elle se trouve au milieu d'une plaque, ne présente ni séismes ni volcanisme actif et porte des blocs basculés recouverts de sédiments épais.
2Exercice 2
Associe chaque observation à l'argument qu'elle apporte en faveur de l'ouverture de l'Atlantique.
a) Le Mésosaure vivait au Brésil et en Afrique australe.
b) Les basaltes sont de plus en plus vieux en s'éloignant de la dorsale.
c) Le Brésil s'emboîte dans le golfe de Guinée.
d) Des bandes magnétiques normales et inverses sont symétriques par rapport à la dorsale.
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a) argument paléontologique ; b) argument de l'âge des fonds (expansion à partir de la dorsale) ; c) argument morphologique (forme des côtes) ; d) argument paléomagnétique (anomalies magnétiques symétriques).
3Exercice 3
Dans un océan, une anomalie magnétique datée de 10 Ma se trouve à 150 km à l'est de l'axe de la dorsale et à 150 km à l'ouest.
a) Calcule la demi-vitesse et la vitesse d'ouverture en cm/an.
b) Que montre la position symétrique des deux anomalies ?
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a) Demi-vitesse : 150 km = 1,5 × 10^7 cm ; 10 Ma = 10^7 ans ; 1,5 × 10^7 ÷ 10^7 = 1,5 cm/an. Vitesse d'ouverture : 2 × 1,5 = 3 cm/an (ou 300 km ÷ 10 Ma = 30 km/Ma = 3 cm/an).
b) La symétrie montre que la croûte océanique se forme à l'axe de la dorsale puis s'écarte de la même façon des deux côtés : c'est l'expansion océanique.
4Exercice 4
Explique pourquoi on dit que la mer Rouge est « un jeune océan » et que le rift est-africain est « peut-être un futur océan ».
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La mer Rouge est un jeune océan car la lithosphère continentale y est déjà rompue : une dorsale y fabrique de la croûte océanique, mais l'océan est encore étroit. Le rift est-africain en est à l'étape précédente : la lithosphère continentale est étirée et fracturée par des failles normales, avec volcanisme et séismes, mais pas encore rompue. Si l'étirement se poursuit, la mer pourrait l'envahir et une dorsale apparaître : il deviendrait alors un océan.
5Exercice 5
(Type BAC) Un forage effectué à différentes distances de l'axe de la dorsale médio-atlantique donne, pour les sédiments les plus anciens posés sur le basalte, les résultats suivants (données simplifiées).
| Distance à l'axe (km) | 0 | 400 | 800 | 1 200 | 1 600 |
|---|---|---|---|---|---|
| Âge (Ma) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
a) Décris la relation entre la distance et l'âge.
b) Calcule la demi-vitesse d'expansion en cm/an. Est-elle constante ?
c) Explique pourquoi on date les sédiments posés directement sur le basalte.
d) En utilisant tes connaissances, montre que ces résultats confirment l'hypothèse de l'expansion océanique.
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a) L'âge augmente régulièrement avec la distance à l'axe : il est proportionnel à la distance (20 Ma de plus tous les 400 km).
b) 400 km ÷ 20 Ma = 20 km/Ma. Or 1 km/Ma = 0,1 cm/an, donc 20 km/Ma = 2 cm/an. Le rapport est le même pour tous les points (800 ÷ 40 = 1 200 ÷ 60 = 1 600 ÷ 80 = 20 km/Ma) : la demi-vitesse est constante, 2 cm/an.
c) Les sédiments se déposent sur le basalte juste après sa mise en place à l'axe de la dorsale : l'âge des sédiments les plus anciens donne donc l'âge du basalte, c'est-à-dire la date de formation de la croûte à cet endroit.
d) Si la croûte se forme à l'axe et s'en éloigne, elle doit être d'autant plus vieille qu'elle est loin de l'axe : c'est ce qu'on observe. Si l'on ajoute que les âges sont symétriques de part et d'autre de la dorsale et que les anomalies magnétiques forment des bandes symétriques, ces données confirment que l'Atlantique s'ouvre par expansion à partir de la dorsale, à vitesse constante d'environ 2 cm/an de chaque côté.
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6Je vérifie
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