Cours de Première – L’hypothèse d’une expansion océanique et sa confrontation à des constats nouveaux
Les progrès dans la connaissance des océans à partir de 1945 vont permettre de faire émerger une théorie cohérente, explicative de la mobilité horizontale des continents.
Connaissances des fonds océaniques
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, 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.
En laboratoire, il est possible de déterminer expérimentalement la vitesse de propagation des ondes P dans différents matériaux.
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.
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.
Découverte des reliefs océaniques:
L’exploration des fonds océaniques révèle des reliefs inattendus :
a. 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.
b. 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.
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.
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.
III. La connaissance du champ magnétique terrestre valide l’hypothèse de l’expansion océanique
Le champ magnétique terrestre:
Le champ magnétique terrestre est dû aux mouvements du noyau de la Terre composé de fer et de nickel. Il présente les mêmes propriétés qu’un aimant dipolaire.
C’est en 1905 que Bernard Brunhes, géophysicien français, montre que les roches peuvent garder en mémoire l’orientation du champ magnétique terrestre. Toutefois, il se rend compte que certaines roches présentent une direction du champ magnétique inversée par rapport au champ magnétique actuel.
Ces observations n’intéressent que très peu de scientifiques et passent inaperçues. C’est dans les années 1950 que les scientifiques feront de nouveau référence à ses découvertes.
Les apports du géomagnétisme:
Dans les années 1950, les expéditions océanographiques réalisent des mesures géomagnétiques, ce qui permet de constater que le plancher océanique présente une alternance de bandes d’anomalies magnétiques positives et d’anomalies magnétiques négatives.
Ce sont les roches volcaniques qui ont enregistré le champ magnétique terrestre au moment de leur refroidissement.
L’orientation du champ magnétique actuelle est dite normale. Si l’aimantation de la roche se fait lorsque le champ magnétique est normal, l’anomalie est alors positive car elle s’ajoute au champ magnétique. Si l’aimantation de la roche a lieu lorsque l’orientation du champ magnétique est inversée, le champ magnétique est soustrait, l’anomalie est alors négative.
On constate que ces bandes d’anomalies magnétiques sont parallèles à l’axe des dorsales et disposées de façon symétrique de part et d’autre de cet axe.
Validation d’une hypothèse:
En 1963, les géologues mettent en relation les observations de Brunhes et l’existence des bandes d’anomalies magnétiques de part et d’autre de la dorsale. Ils font le lien entre la position des bandes et leur largeur et l’échelle chronologique des inversions de Brunhes. Les bandes sont d’autant plus larges que la durée de l’inversion est longue.
Ces dernières observations ne peuvent que conforter l’hypothèse de l’expansion des fonds océaniques : la croûte océanique se forme au niveau de la dorsale et acquiert son aimantation en refroidissant. Puis, elle s’écarte symétriquement de part et d’autre de la dorsale.
Cette hypothèse sera validée par les datations réalisées lors de forages dans les océans. Elles confirment bien que les sédiments sont d’autant plus âgés qu’ils sont éloignés de la dorsale.
