De la dérive des continents à la tectonique des plaques

Qui était Alfred Wegener et que proposait son hypothèse de la dérive des continents ? Expliquer pourquoi la communauté scientifique de son époque l'a rejetée malgré les preuves qu'il apportait.

Résumer les trois preuves classiques de la dérive des continents — emboîtement des côtes, fossiles communs et paléoclimats — en donnant un exemple concret pour chacune.

Le Mesosaurus, un reptile d'eau douce, n'est retrouvé fossilisé que dans l'est de l'Amérique du Sud et le sud de l'Afrique. Expliquer pourquoi il n'a pas pu traverser l'Atlantique à la nage et quelle conclusion Wegener a tirée de cette répartition.

Dans des roches de régions aujourd'hui tropicales (Inde, Afrique australe, Amérique du Sud), on trouve des stries glaciaires datant d'environ $300$ millions d'années. Expliquer ce qu'elles indiquent sur la position qu'occupaient alors ces continents et comment elles s'intègrent dans une seule calotte polaire si on les rassemble.

Lors de la reconstitution de l'emboîtement de l'Amérique du Sud et de l'Afrique, l'ajustement est bien meilleur si l'on assemble les bords des plateformes continentales et non les lignes de côte actuelles. Expliquer pourquoi (l'érosion, la sédimentation et les variations du niveau de la mer modifient la côte) et ce que représente réellement le bord de la plateforme.

Expliquer ce qu'est le paléomagnétisme et comment les roches magmatiques, en se refroidissant, « photographient » la direction du champ magnétique terrestre au moment de leur formation.

Qu'est-ce qu'une dorsale océanique ? Décrire le processus qui se produit dans son axe, le type de roche qui s'y forme et sa relation avec l'expansion des fonds océaniques.

Le schéma montre les bandes magnétiques du fond océanique de part et d'autre d'une dorsale, avec l'âge des roches. a) Expliquer pourquoi les bandes sont symétriques et ce qu'indique l'augmentation de l'âge à mesure qu'on s'éloigne de la dorsale. b) Justifier comment cette donnée, inconnue de Wegener, a fait renaître la dérive des continents sous la forme de l'expansion des fonds océaniques.

L'expansion de l'Atlantique progresse à un rythme moyen de $2{,}5\ \text{cm}$ par an. Calculer de combien de kilomètres l'océan s'est élargi au cours des $80$ derniers millions d'années et expliquer pourquoi ce chiffre n'est qu'une approximation.

Les trajectoires de « dérive apparente des pôles » calculées pour l'Europe et pour l'Amérique du Nord sont différentes, comme si chaque continent avait vu le pôle se déplacer selon un chemin différent. Expliquer pourquoi cette contradiction disparaît si ce sont les continents qui se sont déplacés chacun de leur côté.

La ligne de Wallace, entre les îles indonésiennes de Bali et de Lombok, sépare des faunes asiatiques de faunes australiennes malgré leur proximité. Relier cette frontière biogéographique à l'histoire tectonique de la région (rapprochement des plateformes de la Sonde et de Sahul et grande profondeur du détroit) et expliquer pourquoi les espèces ne l'ont pas franchie.

L'Islande se sépare en deux à un rythme d'environ $2\ \text{cm}$ par an le long de la dorsale qui la traverse. a) Calculer de combien de mètres l'île s'élargira en $1\,000$ ans et de combien de kilomètres en un million d'années. b) Expliquer pourquoi l'Islande concentre un volcanisme actif précisément sur cette fracture.

L'épaisseur des sédiments du fond océanique augmente à mesure qu'on s'éloigne des dorsales, et aucun fond océanique n'a plus d'environ $200$ millions d'années, contre des continents avec des roches de près de $4\,000$ millions d'années. Expliquer comment ces deux données s'accordent avec l'expansion océanique et avec l'existence de zones où la lithosphère est détruite.

Qu'était la Pangée et quand a-t-elle commencé à se fragmenter ? Indiquer quel océan s'est progressivement ouvert à mesure que l'Amérique se séparait de l'Europe et de l'Afrique.

Expliquer la différence entre continent et plaque lithosphérique, et justifier, avec l'exemple de la plaque sud-américaine, pourquoi une même plaque peut porter un demi-continent et un demi-océan.

Expliquer la différence entre la dérive des continents de Wegener et la théorie actuelle de la tectonique des plaques : ce qui se déplace réellement dans chaque modèle et sur quelle couche.

En 1960, avant que la tectonique des plaques ne soit acceptée, un partisan du fixisme géologique affirmait :

« La croûte océanique est un bassin permanent et passif où des sédiments se sont accumulés de manière ininterrompue depuis le Précambrien ; l'idée que les continents se déplacent est une fantaisie sans base physique. »

1. a) Si l'affirmation du fixiste était vraie, quelle épaisseur relative et quel âge devraient avoir les sédiments et les roches du fond océanique ? Justifier pourquoi les données réelles obtenues par sondages et carottages océaniques (absence de croûte marine antérieure à 180 Ma et sédiments étonnamment minces près des dorsales) ont complètement invalidé le modèle fixiste.
2. b) Expliquer comment les cartes bathymétriques élaborées par Marie Tharp et la découverte de la vallée de rift axiale de la dorsale médio-atlantique ont obligé à réinterpréter le rôle du fond océanique dans la dynamique terrestre.
3. c) À partir de ce cas historique, évaluer pourquoi l'hypothèse de Wegener de 1915 n'a pas pu s'imposer comme théorie scientifique à l'époque et quel rôle décisif le développement de nouvelles technologies (sonar, magnétométrie marine) a joué dans le changement de paradigme.