Chapitre 4 :<o:p></o:p>

Tectonique des plaques et recherche d’hydrocarbures<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

Le pétrole est une roche liquide issue de la transformation de sédiments marins d’origine organique.

Les gisements de pétrole sont cependant rares : où se trouve les gisements de pétrole dans quelle conditions se forme-t-il ?

<o:p> </o:p>

I)             Où sont les gisements et quels sont leur âge <o:p></o:p>

Les gisements sont localisés en bordure Est de l’Amérique du Sud et en bordure Ouest de l’Afrique

<o:p> </o:p>

La roche-mère est une dégradation des déchets organiques

La roche-réservoir contient les hydrocarbures aujourd’hui

La roche-couverture recouvre les roche-réservoir

<o:p> </o:p>

La nature des roches réservoirs de l’océan atlantique est du grès (elle est poreuse donc perméable) c’est une roche sédimentaire faite de l’accumulation de petit grains de sable compactée et sont âgées de 100 millions d’années

<o:p> </o:p>

On en déduit que le pétrole est au minimum âgée de 100 millions d’années

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

II)          Histoire tectonique de la bordure gabonaise et condition de formation des hydrocarbures<o:p></o:p>

Il y a 145 millions d’années l’océan atlantique s’est ouvert d’après l’étude des sédiments. Les hydrocarbures se sont mis en place dans un contexte d’expansion océanique.

<o:p> </o:p>

Les failles normales témoigne d’un contexte de divergence (des blocs glissent le long des failles ainsi les formations se sont décalés de part et d’autre du plan de faille

<o:p> </o:p>

Que montrent les variations d’épaisseur de la couche de sel è dans quelles conditions se dépose le sel

Le sel se dépose en bord de mer sur les plages quand le niveau de la mer est bas et que l’eau peut s’évaporer è une couche de sel épaisse témoigne d’un enfoncement de la marge continentale

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

La matière organique piégée dans les sédiments sont sur les bords des côtes. Le continent africain est érodé et les particules issus de l’érosion sont transportés par les cours d’eau jusqu’au océan (grains de sables, graviers, galets). Les fleuves transportent également de la matière organique (algues, animaux) qui se déversent dans l’océan.

Les sédiments du fait de la subsidence s’enfonce de 3500m en 120 millions d’années et donc sont réchauffé de 25° par Km et sont donc porté à environ 80°. Dans ces conditions les sédiments organiques sont transformés en huile, les sédiments térrigènes sous l’effet de l’augmentation de la température et de la pression vont se déshydrater puis se compacter et se transformer en grès : la roche-mère.

<o:p> </o:p>

Le pétrole signifie huile de pierre.

<o:p> </o:p>

Les hydrocarbures formés dans la roche-mère ont une faible densité, ils vont donc remonter et leur migration est stagnée s’il rencontre une roche imperméable (argile + sel)

Certaines structures tectoniques vont favoriser l’emprisonnement du pétrole

<o:p> </o:p>

La formation d’un gisement de pétrole nécessite :<o:p></o:p>

- la formation d’un bassin et un positionnement géographique favorable au dépôt de matière organique<o:p></o:p>

- un mouvement de subsidence qui permet l’enfouissement rapide des sédiments afin d’éviter leur dégradation<o:p></o:p>

- soit recouverts d’une roche imperméable<o:p></o:p>

- échosonder pour trouver<o:p></o:p>

Ces rares coïncidences expliquent la rareté des gisements è roche épuisable, non renouvelable.

<o:p></o:p>

Chapitre 3 :<o:p></o:p>

La tectonique des plaques : un modèle éprouvé<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

Dans ce chapitre nous allons voir comment certaines études renforcent le modèle de la tectonique des plaques<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

I.              Étude des fonds océaniques par forage <o:p></o:p>

Des forages ont lieu à la fin des années 1960 partout sur Terre pour prélever des échantillons afin d’estimer l’âge des sédiments déposés sur les basaltes océaniques<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

Comme on observe que plus on est loin de la dorsale plus les basaltes sont vieux ainsi la théorie de l’expansion des fonds marins est vérifiée et la vitesse d’expansion est de 4,0 cm par an.<o:p></o:p>

Les sédiments marins les plus vieux retrouvés à la latitude 30° S sont datés de 144 millions d’années è c’est à cette époque que l’océan atlantique s’est ouvert.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

II.           Déplacement instantané des plaques <o:p></o:p>

On peut mesurer les vitesses de déplacement instantané grâce aux mesures de variations des altitudes, des longitudes et des latitudes de bornes GPS positionnées en divers endroits du globe. GPS signifie global positionning system. Les coordonnées géographiques de ces bornes sont enregistrées par des appareils de mesure embarquée dans des satellites.<o:p></o:p>

On suit les coordonnées de 4 bornes :<o:p></o:p>

- THTI sur la plaque pacifique<o:p></o:p>

- ISPA sur la plaque nazca<o:p></o:p>

- GMSD sur la plaque philippine<o:p></o:p>

- KWJ1 sur la plaque pacifique<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

III.         La formation et la disparition de la lithosphère océanique<o:p></o:p>

1)  Le fonctionnement de la dorsale et création de la lithosphère <o:p></o:p>

Page 168 doc 1<o:p></o:p>

Quelle est l’interprétation de la tomographie sismique ?<o:p></o:p>

Au niveau des dorsales les vitesses des ondes sismiques sont faibles : le matériel traversé est chaud et est moins dense<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

Page 134 doc 1a<o:p></o:p>

Le flux géothermique en surface témoigne d’une zone anormalement chaude au niveau des dorsales<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

Ces anomalies traduisent la remontée du matériel chaud à l’aplomb de la dorsale<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

Page 165 doc 2 et 3<o:p></o:p>

Quelles observations révélées par la sismique réflexion permette de confirmer la présence de mouvements divergents au niveau des dorsales ?<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

Dans un contexte de transformations divergentes il y a des failles normales qui sont observables sur le profil sismique de la dorsale atlantique nord.<o:p></o:p>

Il y a des divergences à la dorsale par la présence de failles normales<o:p></o:p>

La lithosphère est composé d’une première couche épaisse de 2000 mètres (faite de basalte) puis d’une seconde couche épaisse de 1000 mètres (faite de gabbro)<o:p></o:p>

2)  Disparition de la lithosphère océanique<o:p></o:p>

Page 170 doc 1<o:p></o:p>

Comparer l’âge maximum des continents et des sédiments océaniques<o:p></o:p>

L’âge des fonds océaniques ne dépasse jamais 280 millions d’années pour des continents âgés de 4 milliards d’années

<o:p> </o:p>

Hypothèse : la subduction donne une explication à la disparition de la lithosphère océanique (voir TP4)<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

Au niveau des fosses les données du flux thermiques et de la tomographie sismique témoigne de la disparition d’un fragment de lithosphère froide et cassante

La lithosphère en profondeur se réchauffe et s’incorpore au manteau.

<o:p> </o:p>

Chapitre 2 :<o:p></o:p>

Un modèle dynamique pour la lithosphère<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

Dans les années 1960, un géologue (Hess) propose un modèle qui pourra expérimenter les mouvements des continents, il s’agit de la convection mantélique :<o:p></o:p>

C’est un matériel chaud en profondeur qui devient moins dense donc remonte, une fois remontée il refroidit et devient donc plus dense et redescend.<o:p></o:p>

Ils apparaissent des cellules de convection qui pourrai être le moteur du mouvement des continents.

<o:p></o:p>

Des physiciens ont démontrer les inversions des pôles magnétique au fil du temps.<o:p></o:p>

Ces deux connaissances vont réhabiliter la théorie de Wegener.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

A) Hypothèse de l’expansion océanique<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

1)  Apport du paléomagnétisme<o:p></o:p>

Le basalte fait parti des roches magnétiques qui contiennent des éléments (magnétites) qui s’oriente selon le champ magnétique de l’époque au fur et à mesure que la roche refroidit. Le basalte enregistre le champ magnétique d’une époque<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

Le basalte est fabriqué dans des volcans sous-marins que l’on a appelés dorsales.<o:p></o:p>

Les inversions du champ magnétique sont enregistrées dans les basaltes et sont symétriques par rapport à la dorsale.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

Au niveau de la dorsale il y a ce que l’on appelle le plancher océanique. En permanence de la lave s’écoule et repousse plus loin les basaltes plus anciens : c’est l’expansion océanique.<o:p></o:p>

Les basaltes datés de 3 millions d’années sont situés à 120 Km de la dorsale. Elles ont donc parcouru 120 Km en 3 millions d’années. La vitesse d’expansion océanique est de 4 cm/an.<o:p></o:p>

Les basaltes datés de 3 millions d’années sont situés à 30 Km de la dorsale. Elles ont donc parcouru 30 Km en 3 millions d’années. La vitesse d’expansion océanique est de 1 cm/an.<o:p></o:p>

La dorsale Sud-Pacifique est plus active que la dorsale Atlantique.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

L’expansion océanique est à multiplier par 2. Les basaltes sont créés des côtés de la dorsale.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

2)  L’apport des échos-sondages<o:p></o:p>

Cette technologie a permis de cartographier les fonds marins : on se rend compte que le fond marin Pacifique et Atlantique s’organisent de la même façon.

<o:p></o:p>

Les fonds marins sont organisés de façon suivante :<o:p></o:p>

-       Marge continentale : c’est un plateau prolongé par un talus abrupt<o:p></o:p>

-       Plaine abyssale de 4 000 à 5 000 mètres de profondeur<o:p></o:p>

-       Au centre est placée la dorsale océanique, c’est une chaîne de montagne Sous-marine<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

L’étude des flux géothermiques montre qu’au niveau des dorsales une importante quantité de chaleur est libérée. Ce flux est faible au niveau des fosses.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

A) Modèle global de la tectonique des plaques<o:p></o:p>

1)  Distinction listhosphère-asthénosphère<o:p></o:p>

Du matériel est généré par les dorsales mais sans aucun grossissement de la Terre : le matériel généré disparaît.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

L’étude sismique au niveau des fosses de Tonga donne les résultats suivants : <o:p></o:p>

La tomographie sismique révèle que sous l’aire insulaire Tonga, les ondes se propagent de manière anormalement élevée.<o:p></o:p>

Plus la température augmente plus la vitesse des ondes diminue<o:p></o:p>

Sous les îles Tonga, il y a un matériel dense et froid.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

Hypothèse : le matériel froid plonge dans un matériel plus chaud.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

Plus on s’éloigne de la fosse vers l’ouest plus les foyers sont profonds.<o:p></o:p>

Les foyers sont des frontières entre un matériel froid qui plonge sous un matériel chaud : c’est une zone de subduction. Dans ce cas, la plaque Pacifique plonge sous la plaque Indo-australienne.<o:p></o:p>

Le matériel froid plongeant est épais de 100 Km et les foyers sont profonds de 30 Km.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

Puisque la croûte océanique a 7 Km de profondeur. Le matériel situé à 100 Km contient un matériel mantélique : il contient de la péridotite.<o:p></o:p>

La vitesse des ondes sismiques de 0 à 7 Km de profondeur est de 4 Km/s pour les ondes S et 6 Km/s pour les ondes P et elle est de 30 à 100 Km de profondeur, elle passe de 5 Km/s pour les ondes S et de 8 Km/s pour les ondes P.<o:p></o:p>

Les ondes change de matériel et rencontre un matériel plus dense (péridotite)                <o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

À plus de 100 Km de profondeur, la vitesse diminue : le matériel est moins dense la température augmente è température de fusion à 1300°C<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

De 0 à 30 Km on a affaire à un matériel cassant puis de 30 à 100 Km on a affaire un matériel ductile (déformable).<o:p></o:p>

En dessous de 100 Km le matériel est très ductile.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

De 0 à 100 Km c’est la plaque lithosphérique<o:p></o:p>

À plus de 100 Km c’est l’asthénosphère.

La tectonique des plaques<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

1)  Étude des failles transformantes<o:p></o:p>

Dans les années 60, Wilson nomme failles transformantes des cassures au niveau de la dorsale.<o:p></o:p>

Ces failles présentent une activité sismique qui traduit un mouvement de coulissage entre deux fragments.<o:p></o:p>

Il existe 12 plaques lithosphériques animées de mouvement :<o:p></o:p>

-       Divergence au niveau des dorsales<o:p></o:p>

-       Convergence au niveau des fosses et zones de subduction<o:p></o:p>

-       Coulissement au niveau des failles transformantes<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

2)  Étude des points chauds<o:p></o:p>

Le volcanisme existe au sein des plaques qui se caractérisent par un alignement de volcans dont le plus jeune est actif.<o:p></o:p>

Cette organisation suppose que la plaque s’est déplacée au-dessus d’un point chaud fixe.<o:p></o:p>

On peut mesurer les vitesses de déplacement de la plaque grâce à l’étude de l’âge et de la vitesse de déplacement de la plaque.<o:p></o:p>

Les études du fond océanique et du paléomagnétisme conduit au modèle de la tectonique des plaques et fait évoluer la théorie de Wegener. Les mouvements ne concernent pas que la croute mais la lithosphère qui glisse sous une asthénosphère plus ductile.

<o:p></o:p>

Chapitre 1 : <o:p></o:p>

La naissance d’une théorie : la dérive des continents<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

A)Mobilité horizontale des continents<o:p></o:p>

Au début du XX° siècle, Wegener publie la théorie de la dérive des continents qui glisse sur le fond des océans. Il s’appuie sur quelques arguments :<o:p></o:p>

-       les côtes de l’Afrique et de l’Amérique du sud s’emboite comme un puzzle<o:p></o:p>

-       traces de glaciation de même âge ont été retrouvés dans différents pays aujourd’hui éloigné<o:p></o:p>

-       présence de fossiles de mêmes espèces sur des continents éloignés<o:p></o:p>

-       présence de roche identique sur des continents éloignés<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

Wegener  imagine qu’un supercontinent appelé Pangée se serait fragmenté pendant l’aire secondaire. Les masses continentales plus légères que les continents se seront déplacées au fond de l’océan.<o:p></o:p>

La théorie est rejetée par la communauté scientifique de l’époque qui estime qu’aucune force ne peut déplacer une masse solide.<o:p></o:p>

Un géologue s’appelant Suez met en évidence une distribution bimodale des altitudes terrestres c’est-à-dire que les continents se trouvent à une altitude moyenne de 0 mètres et à une altitude moyenne de -5000 mètres.<o:p></o:p>

Cela est en accords avec la théorie de Wegener : des continents plus légers se déplace sur une croute océanique plus lourde.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

B)Les études des ondes sismiques et le rejet de la théorie de Wegener<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

1)  Propriétés des ondes sismiques<o:p></o:p>

a)  Trois types d’ondes<o:p></o:p>

Un séisme correspond à la rupture brutale des roches soumise à des contraintes de compression ou d’étirement, quand la roche casse elle libère de l’énergie qui se propage dans toutes le directions sous forme de vibrations appelées ondes sismiques<o:p></o:p>

Des sismographes disposés un peu partout à la surface du globe enregistre l’arrivée des ondes. Des sismogrammes permettent de définir trois types d’ondes :<o:p></o:p>

-       Les ondes P qui sont rapides et que l’on appelle ondes longitudinales de compression se propage dans les solides et les liquides.

-       Les ondes S sont plus lentes et on les appelle ondes transversales se déplace uniquement dans les solides

 

 

 

      

a)  Propagation des ondes sismiques<o:p></o:p>

Les raies sismiques comme les rayons lumineux lorsqu’il traverse une surface de discontinuité de deux matériaux aux qualités différentes sont réfléchis et réfractés 

 

Cette propriété a permis de connaître les grandes lignes de l’organisation du globe.

<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

Exercice 1 :<o:p></o:p>

Station<o:p></o:p>	VS<o:p></o:p>	VP<o:p></o:p>	VL<o:p></o:p>
1<o:p></o:p>	200<o:p></o:p>	333<o:p></o:p>	143<o:p></o:p>
2<o:p></o:p>	200<o:p></o:p>	400<o:p></o:p>	143<o:p></o:p>
3<o:p></o:p>	233<o:p></o:p>	389<o:p></o:p>	175<o:p></o:p>

Plus la distance à l’épicentre augmente, plus les vitesses des ondes S et P augmente.<o:p></o:p>

La vitesse des ondes augmente avec la profondeur<o:p></o:p>

Plus le profondeur augmente plus la pression augmente et plus les matériaux sont dense. Donc la vitesse des ondes sismiques dépend de la densité.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

1)  Les données de la sismologie valide une terre solide<o:p></o:p>

Gutenberg découvre au début du 20° siècle que pour chaque séisme il existe une station du globe, situé entre 11 500 Km et 14 500 Km de l’épicentre, ne reçoit pas les ondes P.

<o:p></o:p>

 

        

C’est la zone d’ombre. Ceci est lié à une discontinuité majeure à 2900 Km de profondeur (c’est la limite manteau/noyau). Les ondes S ne traverse pas cette discontinuité. Les 2900 Km sont solides de ce fait il rejette la théorie de Wegener en disant que la terre est beaucoup trop résistance pour envisager une mobilité horizontale des continents.

Plus tard une nouvelle discontinuité est mise en évidence dans le noyau à 5100 Km de profondeur. Il existe donc au centre de la terre une « graine » solide.

<o:p> </o:p>

Conclusion :

Les données sismiques conduisent au rejet de la théorie de la dérive des continents. Pour les scientifiques de l’époque (dont Jeffrey qui est le rival de Wegener) la terre étant presque totalement solide la migration des continents est impossible.

<o:p> </o:p>

A)Mise en évidence de deux types de croute<o:p></o:p>

La dualité bimodale des altitudes entre continents et océans laissé supposer une différence de nature entre les deux croutes : océaniques et continentales.

<o:p> </o:p>

1)  Études sismiques de la croute<o:p></o:p>

En 1909 Mohorovicic remarque que suite à un séisme les stations d’enregistrement reçoivent deux types d’ondes :

-       Les directes P

-       Les échos PMP

Il interprète les échos comme le résultat de la réflexion des ondes P sur la discontinuité. Cette discontinuité sépare la croute du manteau. La croute continental a une épaisseur de 30 Km et sous les océans il y a une épaisseur de 7 Km.

Au delà du moho, les ondes P accélère.

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

2)  Les roches de la terre solide<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

Roche<o:p></o:p>	Aspect à l’œil nu<o:p></o:p>	Composition minéralogique<o:p></o:p>	Texture<o:p></o:p>	Calcul de la densité<o:p></o:p>	Domaine représenté<o:p></o:p>
Granite<o:p></o:p> (obtenu par échantillonnage à l’affleurement)<o:p></o:p>	<o:p> </o:p> <o:p> </o:p> Gris	Feldspath Mica Quartz <o:p> </o:p>	Grenue	2,6	Croute continentale
Basalte<o:p></o:p> (obtenu par forage ou par échantillonnage à l’affleurement)<o:p></o:p>	<o:p> </o:p> <o:p> </o:p> Noir	Feldspath Pyroxène Olivine Verre <o:p> </o:p>	Microlithique	3	Croute océanique
Péridotite<o:p></o:p> (obtenu par échantillonnage dans les roches volcaniques)<o:p></o:p>	<o:p> </o:p> <o:p> </o:p> Vert	Pyroxène Olivine <o:p> </o:p>	Grenue	Supérieur à 3	Manteau

<o:p> </o:p>

La croute continentale et océanique sont très différents ne sont pas constitué des mêmes minéraux, la densité de la croute continentale est supérieur à la densité de la croute océanique. Ces arguments coïncident avec la théorie de Wegener.

<o:p> </o:p>

Malheureusement toute la communauté scientifique rejette la théorie de Wegener.

 

 

 

<o:p></o:p>

 

<o:p></o:p>

<o:p></o:p>