Chapitre 1 : Naissance de la théorie de la dérive des continents (1èreS).

Âge de glace - Dérive des continents.
 

On sait actuellement que la surface de la Terre est composée de plaques qui bougent les unes par rapport aux autres ...

Vers 1890, l'ensemble des géologues pense que les continents ont toujours occupé la place qu'ils ont actuellement. Le géologue le plus célèbre de l'époque est Eduard Suess.

En 1912, des observations amènent Wegener à penser que les continents n'ont pas toujours été leur emplacement actuel. Il propose alors la théorie de la dérive des continents.

En 1962, de nouvelles découvertes permettent à Hess d'élaborer une nouvelle théorie : la théorie de l'expansion des fonds océaniques.

I. Avant la théorie de Wegener

Au début du XXème siècle, on pense que les continents n'ont jamais changé de place. La théorie acceptée par la communauté scientifique est celle des ponts continentaux. Elle repose sur le fait que des continents aujourd'hui disparus reliaient les continents actuels. Ces ponts continentaux se seraient effondrés suite à des évènements géologiques catastrophiques, permettant ainsi l'invasion par les océans.

L'observation des reliefs à la surface de la Terre permet de distinguer :
- des reliefs positifs = chaines montagnes présentes sur les continents avec des sommets qui peuvent atteindre plus de 9 000 m d'altitude.
- des reliefs négatifs = fonds des océans qui sont en moyenne à une profondeur de 4 000 m.

Pour expliquer cette différence d'altitude, Suess défend la théorie de la contraction terrestre. Par analogie avec un fruit en train de se dessécher. Une planète chaude qui se refroidit perd en volume mais conserve sa superficie, ce qui crée :
- des creux = reliefs négatifs = fonds océaniques
- des bosses = reliefs positifs = continents.

Si cette théorie était vraie, alors nous devrions obtenir ce graphique :

Or, nous allons voir que Wegener à prouver que cette courbe théorique n'est pas valable dans la réalité.


II. La théorie de la dérive des continents

En 1912, Wegener, climatologue et glaciologue autrichien (non géologue) rassemble plusieurs observations.

 

 

Quels arguments Wegener a-t-il avancé pour défendre sa théorie ?


A. Les arguments géographiques

• la distribution bimodale des altitudes :

Wegener montre que la répartition réelle des altitudes à la surface de la planète est bimodale : on observe 2 altitudes prépondérantes (à 400 mètres = plateaux continentaux et à 5 000 mètres de profondeur = fonds océaniques).
Ceci lui permet :
- d'invalider la théorie de la contraction terrestre de Suess
- de montrer que les continents et les océans n'ont pas la même composition.

Il établit alors que :
- le continent est léger et composé essentiellement de Silicium (Si) et d'Aluminium (Al). Il l'appelle SIAL.
- l'océan est plus dense (= plus lourd) et composé de Silicium (Si) et de Magnésium (Ma). Il l'appelle SIMA.
- le continent SIAL repose sur l'océan SIMA.

Cela lui permet d'invalider la théorie de l'effondrement des ponts continentaux car le continents est trop léger pour pouvoir s'enfoncer.

• la complémentarité des cotes :

Wegener a observé la complémentarité des cotes notamment entre le continent américain et africain. Il imagina qu'autrefois l'Amérique du Sud et l'Afrique appartenaient à un seul et même bloc. Ce bloc se serait fragmenté en 2 parties. Ces 2 parties se seraient, au fil du temps, éloignées l'une de l'autre.

L'Amérique du Sud et l'Afrique s'emboîtent parfaitement comme les pièces d'un puzzle.

 



B. Les arguments géologiques

Les structures géologiques, avec l'orientation des chaînes de montagnes et l'existence de boucliers granitiques datés de la même époque, vont également dans le sens de la continuité entre ces deux continents. 

Afrique et Amérique du Sud étaient donc probablement réunis. Voici encore un argument en faveur de l'existence d'un supercontinent.

C. Les arguments paléontologiques

Paléontologie = science des fossiles.

Sur les continents actuels, de part et d'autre de l'Atlantique, on retrouve les mêmes fossiles de faune (animaux) et de flore (végétaux) datant du même âge (entre 240 et 260 millions d'années).

La concordance des espèces fossiles semble indiquer une continuité entre les continents.
La question que l'on peut se poser est : comment des êtres vivants n'ayant pas la capacité de traverser l'Atlantique ont-ils pu se trouver sur des continents aussi éloignés les uns des autres ?

Wegener donne une réponse simple ... Autrefois, ces continents étaient rassemblés en un seul bloc.

 

D. Les arguments paléoclimatiques (= climats anciens)

On observe sur des portions de continents actuels des marques de glaciation datant de 250 millions d'années. Ceci indique que ces continents étaient autrefois recouverts d'une calotte glaciaire.

Certains de ces continents se trouvent actuellement dans la zone tropicale (sud de l'Afrique, Inde). Il est plus qu'improbable d'avoir une glaciation dans cette zone géographique.
La position actuelle des continents n'est donc pas cohérente avec cet argument.
Encore un argument en faveur de la théorie de la dérive des continents.

En résumé :

C'est en observant la dérive des icebergs sur l'océan qu'il imagine l'idée de la dérive continentale.

Il propose qu'autrefois il n'existait qu'un seul supercontinent : la Pangée.

Suite à la rupture du supercontinent, il y a dérive de 2 continents permise par un SIAL plus léger que le SIMA.

 

 

La Pangée se serait donc fragmentée et les continents se seraient séparés et éloignés. C'est la dérive des continents.

III. Le rejet de la théorie de Wegener et les premières études sismiques

En 1922, le géologues commencent à s'intéresser aux thèses de Wegener. Ils émettent au départ une réserve puis rejettent totalement les idées révolutionnaires de Wegener. Les hostilités sont de plus en plus virulentes. Pour justifier leur rejet, ils argumentent que Wegener ne propose aucun mécanisme pour expliquer la dérive des continents. 

A. Définition d'un séisme

Un séisme est une rupture brutale des roches sous l'effet de tensions. L'énergie emmagasinée dans ces roches est alors libérée sous forme d'ondes sismiques (= vibrations) qui se propagent à la surface de la Terre mais aussi à l'intérieur.
Ces ondes se déplacent à des vitesses différentes selon les milieux traversés.


B. Les différentes ondes sismiques


Il existe 3 types d'ondes sismiques décalées dans le temps :
- les ondes P = ondes premières
Ce sont les ondes de compression-décompression. Elles se propagent dans tous les milieux. 
- les ondes S = ondes secondes
Lors de leur passage, les matériaux se déplacent perpendiculairement par rapport à la direction de propagation. Elles ne traversent pas les liquides.
- les ondes L = ondes de surface
Elles ne se déplacent que dans les zones superficielles de la Terre et sont à l'origine des principaux dégâts.

Les ondes P et S traversent l'intérieur du globe. Elles vont donc nous donner des informations sur les structures internes du globe.

Lorsqu'une onde sismique passe d'un milieu à un autre sa vitesse change et sa trajectoire est déviée. La limite entre ces 2 milieux est appelée une discontinuité.

C'est ainsi que les ondes sismiques qui traversent la Terre donnent des informations sur :
- les caractéristiques des milieux traversés
- la position des discontinuités, c'est à dire des limites entre les couches.


D. Les données sismiques rejettent la théorie de Wegener


Les données sismiques révèlent qu'à l'exception du noyau externe, l'ensemble de la Terre est solide. 

Rappels :
Les ondes P se propagent dans tous les milieux.
Les ondes S ne se propagent pas dans les liquides.

Pour les scientifiques de l'époque, comme Jeffreys, la Terre est alors trop résistante pour se déplacer de façon horizontale.