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Observations, découvertes et théorie de la dérive des continents de Wegener (1960)

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Objectif

Quelles découvertes ont permis de valider la théorie de la dérive des continents de Wegener ?

En 1912, Wegener propose que les continents actuels dériveraient à la surface d’un matériau dense formant le fond des océans. Ils seraient issus d’un continent unique, la Pangée qui se serait fragmenté il y a environ 250 Ma. À l’époque, Wegener n’est pas capable d’expliquer le moteur de ce mouvement horizontal des continents et sa théorie est rejetée par la communauté scientifique.
Après la seconde guerre mondiale, les techniques de reconnaissances sous-marines se développent (écoute sismique, détection magnétique, échosondeur) favorisant une meilleure connaissance des fonds océaniques.

1. Nouvelles connaissances des fonds océaniques

a. Etude sismique des fonds océaniques

Les premiers navires de recherches océanographiques furent utilisés au début des années 1950. Ils permirent d’étudier la structure des fonds océaniques en utilisant une technique nouvelle : la sismique réfraction.

Cette technique consiste en l’envoi vers les fonds marins d’ondes similaires aux ondes sismiques P. Lorsque ces ondes rencontrent une discontinuité (surface séparant deux milieux de propriétés physico-chimiques différentes) elles sont réfractées et/ou réfléchies (voir document 1) puis elles regagnent la surface où elles sont captées par des hydrophones. On calcule alors le temps de parcours des ondes entre le point d’émission et l’hydrophone afin d’en déduire la vitesse de propagation.

Doc.1 : Distribution des reliefs à la surface de la Terre

En laboratoire, il est possible de déterminer expérimentalement la vitesse de propagation des ondes P dans différents matériaux (voir tableau 1). En comparant ces valeurs avec celles obtenus lors des expéditions océanographiques, il est possible de déterminer la nature et l’épaisseur des différentes couches formant les fonds marins.

Tab. 1 : Analyse des vitesses de propagation des ondes P dans différents matériaux

Ainsi, on détermine que le plancher océanique est formé de basalte et gabbro, roches denses, recouverts de roches sédimentaires.

b. Découverte des reliefs océaniques

L’exploration des fonds océaniques révèle des reliefs inattendus :

• Les dorsales localisées le plus souvent au milieu des océans. Elles sont le siège d’un flux de chaleur important et d’activités sismiques et volcaniques.

• Les fosses océaniques localisées surtout au pourtour de l’Océan Pacifique, au nord-est de l’Océan Indien et au niveau des Antilles dans l’Océan Atlantique. Elles peuvent atteindre des profondeurs importantes comme -4 à -5 km et sont le siège d’une activité sismique importante.

c. L'apport de l'étude des sédiments

Les expéditions océanographiques permettent de réaliser de nombreux forages à divers endroits des océans. Les carottages révèlent que le plancher océanique est formé de roches basaltiques denses (2,8 à 2,9 g/cm3) recouvertes de sédiments.
Toutefois, certaines observations surprennent : l’épaisseur des sédiments est très faible au niveau des dorsales et les sédiments marins sont beaucoup moins épais que les sédiments continentaux.

2. Naissance de la théorie de la tectonique des plaques

Harry Hammond Hess reprend ensemble ces nouvelles connaissances. Il propose que le manteau terrestre soit animé de mouvements de convection ; les dorsales correspondraient aux mouvements ascendants dans la cellule de convection, tandis que les fosses océaniques correspondraient aux mouvements descendants.

La croûte océanique serait en fait créée continuellement au niveau des dorsales puis s’en éloignerait pour disparaître au niveau des fosses océaniques. Ainsi, elle serait en permanence renouvelée ce qui expliquerait son jeune âge et la faible épaisseur des sédiments.
La croûte continentale serait quant à elle trop légère pour pouvoir plonger au niveau des fosses océaniques et retourner dans le manteau.

Le moteur de la dérive des continents proposé par Wegener en 1912 est trouvé, ce qui valide enfin la théorie.

L’évolution des connaissances sur le champ magnétique terrestre va finir de confirmer cette hypothèse.

L'essentiel

Lorsqu’en 1912, Wegener propose la théorie de la dérive des continents, il ne peut proposer un moteur à la dynamique qu’il pressent à la surface de la Terre. Il faut attendre les années 1960 pour que le développement de nouvelles techniques permette enfin de connaître les fonds marins. Ces connaissances s’avéreront essentielles pour valider enfin la théorie de Wegener.

L’étude des fonds marins révèle des reliefs insoupçonnés : les dorsales et les fosses océaniques, siège d’importantes activités sismiques. Les dorsales sont aussi le siège d’une activité volcanique et d’un important flux de chaleur. Les études sismiques montrent que le plancher océanique est formé d’une croûte océanique peu épaisse constituée de roches basaltiques denses recouvertes de séries sédimentaires. Mais on constate que l’épaisseur des sédiments marins est plus faible au niveau des dorsales.

Harry Hammond Hess propose alors que la croûte océanique soit formée en permanence au niveau des dorsales puis s’en éloigne pour disparaître au niveau des fosses océaniques. Le manteau terrestre serait en fait animé de mouvements de convection, les dorsales correspondraient aux mouvements ascendants et les fosses océaniques aux mouvements descendants de la cellule de convection.

Les connaissances du champ magnétique viendront conforter cette théorie.

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