Carte des plaques tectoniques

Les séries de résultats de ces exercices sont construites pour l'activité et ne proviennent pas d'une étude réelle.

Cours : séismes, volcans et limites de plaques

Progression cycle 4 : en 4e, on étudie séismes, volcans, aléa et risque ; en 3e, on les relie à la dynamique interne de la Terre et au mouvement des plaques lithosphériques. Cette fiche vise le niveau 3e et réinvestit les acquis de 4e.

1. Des plaques rigides

La lithosphère est l'enveloppe rigide de la Terre, formée de la croûte et du sommet du manteau. Elle est découpée en plaques qui se déplacent lentement sur l'asthénosphère, plus déformable. Le modèle PB2002, cité ici comme complément théorique indépendant de la carte, décrit 52 plaques.

2. Les sept types de limites

Le modèle PB2002, complément théorique indépendant de la carte, classe les limites en sept types, repérés par un code :

• OSR : dorsale océanique, les plaques s'écartent (divergence) ;
• CRB : rift continental, début d'écartement dans un continent ;
• SUB : subduction, une plaque plonge sous une autre ;
• OCB : convergence océanique ;
• CCB : collision continentale, deux continents se rapprochent ;
• CTF et OTF : coulissage continental ou océanique, les plaques glissent l'une contre l'autre.

3. Les séismes

Un séisme est une rupture brutale le long d'une faille, qui libère l'énergie accumulée par la déformation des roches. Le point de rupture est le foyer, dont la profondeur s'exprime en km ; l'épicentre est sa projection en surface. On distingue les séismes superficiels (0 à 70 km), intermédiaires (70 à 300 km) et profonds (300 à 700 km). Les séismes sont nombreux le long des limites. Les séismes intermédiaires et profonds n'existent que là où une plaque plonge : leurs foyers dessinent un plan incliné qui s'enfonce sous la plaque chevauchante.

4. Les volcans

Un volcan émet du magma, roche issue de la fusion partielle du manteau. Cette fusion a lieu sous une dorsale (le manteau qui remonte subit une baisse de pression) et en subduction (l'eau libérée par la plaque plongeante abaisse la température de fusion du manteau). D'autres volcans, comme ceux de Hawaï, se situent au milieu d'une plaque, au-dessus d'un point chaud : le volcanisme n'est donc pas limité aux frontières. À l'inverse, une collision continentale ou un coulissage produit peu ou pas de volcans.

5. Vitesse et bilan de matière

Le déplacement relatif de deux plaques se calcule avec d = v × t (d : distance, v : vitesse, t : durée). Conversion utile : 1 cm/an = 10 km par million d'années (Ma). Les modèles expriment souvent les vitesses en mm/an : on divise par 10 pour obtenir des cm/an. La carte Genially n'impose aucune vitesse de frontière ; ce calcul reste un modèle chiffré indépendant. Une composante de divergence positive indique un écartement ; négative, un rapprochement (convergence).

Le bilan ne crée pas de matière : à la dorsale, du magma venu du manteau se refroidit et forme de la lithosphère ; en subduction, une aire équivalente de lithosphère replonge dans le manteau. La masse de la Terre et la surface de sa lithosphère restent constantes : la matière est recyclée, non créée.

6. Modèle et observations

Les observations sont les séismes, les volcans et les données GPS que l'on peut repérer sur les calques correspondants de la carte Genially, à interpréter de façon qualitative. Les vitesses de frontière du modèle PB2002 sont des calculs du modèle, moyennés sur plusieurs millions d'années, et non des mesures GPS ; elles servent ici de complément théorique indépendant, absent de la carte.

Les séries de résultats de ces exercices sont construites pour l'activité et ne proviennent pas d'une étude réelle.

Activité : comparer séismes, volcans et plaques

Situation-problème

Une classe se demande si la profondeur des séismes et la présence de volcans permettent de deviner la nature d'une frontière de plaques. Elle prépare un relevé pédagogique, puis le confronte à la carte Genially de Claude Perrin (calques Reliefs, Volcanisme, Séismes, Données GPS, Plaques tectoniques).

Document 1 : relevés pédagogiques construits (données simplifiées, non issues de l'outil)

Les distances des séismes B sont mesurées du côté de la plaque chevauchante. Ces valeurs sont inventées pour l'exercice.

Document 2 : plan de comparaison Japon / Atlantique (description d'un protocole)

• Variable testée : la région observée sur la carte (Japon, puis Atlantique), avec les mêmes calques affichés.
• Paramètres maintenus : même zoom, mêmes calques activés (Plaques tectoniques, Séismes, Volcanisme), même fond de carte.
• Relevé : contexte de limite dominant lu sur le calque Plaques tectoniques, abondance des séismes visibles notée aucun, peu ou nombreux, présence de volcans visibles sur le calque Volcanisme.
• Lectures : pour chaque région, noter uniquement les informations réellement affichées par les calques et signaler celles que la carte ne donne pas.
• Limite annoncée : comptage visuel approximatif, dépendant de l'échelle d'affichage de la carte.

Exercice 1 : Protocole de comparaison sur la carte

1. Dans le Document 2, identifier la variable testée et deux paramètres maintenus constants. Justifier ce choix.
2. Réaliser la manipulation : pour chaque région, activer les calques Plaques tectoniques, Séismes et Volcanisme, puis noter aucun, peu ou nombreux pour les séismes visibles. Indépendamment de la carte, classer les six séismes du Document 1 dans les trois tranches de profondeur (0 à 70, 70 à 300, 300 à 700 km).
3. Décrire un contrôle qui vérifie que la différence ne vient pas du zoom, et une répétition qui estime l'incertitude du comptage visuel.
4. Avant de manipuler, prévoir d'après le cours si des séismes profonds (300 à 700 km) existent au Japon et dans l'Atlantique. Justifier : cette prévision relève du cours, la carte sert seulement à comparer l'abondance générale des séismes visibles.

Exercice 2 : Calculs de vitesse, de pente et de surface

Données construites : dorsale atlantique simplifiée de 1000 km de long, vitesse du modèle 25 mm/an ; plaque en subduction à 7 cm/an. Ces calculs sont des modèles chiffrés indépendants de la carte, utilisables sans elle.

1. Convertir 25 mm/an en cm/an, puis en km par Ma.
2. Avec d = v × t, calculer l'écartement de la dorsale après 20 Ma.
3. Une plaque doit consommer 700 km de lithosphère à 7 cm/an. Calculer la durée avec t = d / v.
4. Pour B2 et B4 du Document 1, calculer le rapport profondeur / distance. Donner l'incertitude pour B4 (profondeur ±10 km, distance supposée exacte).
5. La dorsale de 1000 km s'écarte de 25 km en 1 Ma. Calculer l'aire de lithosphère formée (aire = longueur × largeur), puis dire ce qui doit se produire ailleurs pour que la surface de la lithosphère reste constante.

Exercice 3 : Argumenter avec observation, interprétation et limites

Affirmation à discuter : « Tous les volcans sont sur des frontières de plaques et toutes les frontières ont des volcans. » Utiliser la carte Genially pour repérer les Andes, l'Himalaya et Hawaï (calques Plaques tectoniques, Volcanisme, Séismes).

1. Observation : pour chaque région, indiquer le contexte de limite lu sur le calque Plaques tectoniques, ainsi que la présence ou l'absence de séismes visibles et de volcans visibles. Préciser les calques activés.
2. Interprétation : expliquer chaque cas avec le cours.
3. Parmi les calques de la carte (Reliefs, Volcanisme, Séismes, Données GPS, Plaques tectoniques), citer ce qui relève de l'observation et ce qui relève d'un modèle ou d'un découpage.
4. Donner deux limites de cette comparaison, puis rédiger en cinq lignes une conclusion nuancée.

Correction complète

Corrigé détaillé

Exercice 1

1. La variable testée est le contexte tectonique, changé par la région observée. Restent constants le zoom, les calques activés et le fond de carte. Si deux paramètres variaient ensemble, on ne pourrait pas attribuer la différence au contexte.
2. Document 1 : A1, A2 (10 km) et B1 (30 km) sont dans la tranche 0 à 70 km ; B2 (90 km) et B3 (180 km) dans 70 à 300 km. B4 vaut 300 ± 10 km, soit entre 290 et 310 km : il est à la limite de 70 à 300 et de 300 à 700, donc impossible à classer avec certitude. Sur la carte, comparer qualitativement l'abondance des séismes visibles dans les deux régions ; la profondeur relève ici du Document 1 et du cours.
3. Contrôle : refaire le relevé des deux régions avec un autre niveau de zoom (le même pour les deux) et vérifier que la différence entre Japon et Atlantique persiste ; si elle disparaît, elle venait du zoom. Répétition : compter deux fois, ou par deux élèves. Si l'étiquette (aucun, peu, nombreux) est la même, l'incertitude est acceptable ; sinon le comptage est trop imprécis.
4. Japon : subduction, donc des séismes profonds attendus d'après le cours. Atlantique : dorsale, donc seulement des séismes superficiels attendus. Ces prévisions viennent du cours ; la carte permet seulement de comparer l'abondance générale des séismes visibles, et un écart doit être discuté (affichage non exhaustif).

Exercice 2

1. 25 mm/an ÷ 10 = 2,5 cm/an. Comme 1 cm/an = 10 km/Ma, on obtient 25 km/Ma.
2. d = 25 km/Ma × 20 Ma = 500 km.
3. 7 cm/an = 70 km/Ma. t = 700 km ÷ 70 km/Ma = 10 Ma.
4. B2 : 90 ÷ 200 = 0,45. B4 : 300 ÷ 600 = 0,50. Avec 290 à 310 km, le rapport de B4 va de 0,483 à 0,517, soit 0,50 ± 0,02. Pour B2, 80 à 100 km donne 0,40 à 0,50, soit 0,45 ± 0,05. Les intervalles se recouvrent : les foyers sont compatibles avec un même plan incliné.
5. Aire = 1000 km × 25 km = 25 000 km² par Ma. Ailleurs, en subduction, une aire équivalente de lithosphère plonge dans le manteau. La matière est recyclée : la masse totale est conservée et la surface de la lithosphère reste constante. La Terre ne grossit pas.

Exercice 3

1. Andes : subduction d'après le cours, volcans alignés le long de la chaîne, séismes visibles le long de la bordure du continent. Himalaya : collision continentale, séismes visibles, peu ou pas de volcans. Hawaï : volcan loin d'une limite de plaques sur le calque Plaques tectoniques. Les profondeurs et les vitesses ne sont pas demandées à la carte : elles viennent du cours et des documents construits.
2. Andes : la plaque plongeante libère de l'eau, le manteau fond partiellement, le magma alimente les volcans. Himalaya : deux continents se heurtent, la déformation produit des séismes, mais pas de plaque plongeante qui provoque la fusion, donc peu de volcans. Hawaï : volcanisme de point chaud, intraplaque. L'affirmation est donc fausse dans ses deux parties.
3. Modèle : le calque Plaques tectoniques est un découpage théorique, et les vitesses PB2002 du cours sont des calculs, pas des mesures GPS. Observé : séismes, volcans et données GPS affichés par les calques correspondants, sans valeur chiffrée exigée ici. Les volcans affichés ne sont pas nécessairement exhaustifs.
4. Limites : calques éventuellement non exhaustifs ; dépendance à l'échelle d'affichage ; vitesses du modèle moyennées sur plusieurs millions d'années ; profondeurs des documents construits entachées d'incertitude. Conclusion attendue : la plupart des séismes et de nombreux volcans suivent les limites de plaques, mais le type de limite compte (subduction avec volcans, collision sans ou presque), et des volcans existent hors des frontières, comme à Hawaï. Ces résultats sont des tendances sur des données partielles, pas des preuves absolues.