Pourquoi lire une coupe ?
La surface de la Terre est découpée en grandes plaques rigides. Une plaque est formée de lithosphère, c'est-à-dire de la croûte et de la partie supérieure du manteau, sur une centaine de kilomètres d'épaisseur en moyenne. Elle se déplace de quelques centimètres par an sur l'asthénosphère, une couche du manteau plus chaude qui se déforme très lentement. Les séismes et les volcans se concentrent surtout près des frontières entre plaques. Une coupe est un dessin vertical qui montre ce que l'on verrait en découpant la Terre : elle révèle ce qui se passe en profondeur.
Les trois types de frontières
- Divergence : deux plaques s'éloignent. Du magma remonte, refroidit et fabrique de la lithosphère océanique neuve. Exemple : la dorsale médio-atlantique, visible en Islande.
- Convergence : deux plaques se rapprochent. Si l'une est océanique, plus dense, elle s'enfonce sous l'autre : c'est la subduction, avec une fosse océanique, des séismes de plus en plus profonds et des volcans. Exemple : la plaque de Nazca sous l'Amérique du Sud, à l'origine des Andes. Quand deux continents se rencontrent, aucun ne s'enfonce facilement et une chaîne de montagnes se forme, comme l'Himalaya.
- Coulissage : deux plaques glissent l'une contre l'autre. On parle de faille transformante. Aucune lithosphère n'est créée ni détruite. Exemple : la faille de San Andreas en Californie, où les séismes sont fréquents.
Méthode pour observer une coupe
- Repérer le sens des mouvements : plaques qui s'éloignent, se rapprochent ou glissent.
- Chercher ce qui se crée ou se détruit : roche neuve, fosse, plaque qui plonge.
- Regarder où se trouvent les foyers des séismes et à quelle profondeur.
- Conclure en nommant la frontière et en citant deux indices.
Exemple concret
Sur une coupe, les foyers de séismes forment une ligne inclinée : 10 km de profondeur près de la fosse, puis de plus en plus profond sous le continent, jusqu'à plusieurs centaines de kilomètres. Cet alignement dessine la plaque qui plonge : c'est une subduction, donc une convergence. Pour estimer une durée, on utilise v = d / t. Une plaque qui avance de 2 cm par an parcourt 2 cm × 1 000 000 = 2 000 000 cm, soit 20 km en un million d'années.
Piège à éviter
Beaucoup d'élèves pensent que les continents flottent sur un océan de magma liquide. C'est faux. Le manteau est solide : il ne s'écoule que très lentement, sur des millions d'années. Le magma n'existe qu'en poches locales, sous les volcans ou sous les dorsales. De plus, une plaque n'est pas un continent : une même plaque peut porter à la fois un océan et un continent. Enfin, la Terre ne grossit pas : la lithosphère créée aux divergences est compensée par celle qui est détruite en subduction.
Limites du modèle
Une coupe simplifiée garde l'essentiel et efface les détails : les échelles sont déformées et les épaisseurs exagérées. Elle sert à raisonner, pas à mesurer précisément.
Exercice 1 : Reconnaître la frontière
Données pédagogiques simplifiées. Trois coupes sont décrites par leurs observations.
| Coupe | Mouvement | Observations |
|---|---|---|
| A | Deux plaques océaniques s'éloignent | Relief sous-marin allongé, roche chaude qui remonte au centre, séismes peu profonds |
| B | Une plaque océanique plonge sous une plaque continentale | Fosse profonde, volcans sur le continent, séismes de profondeur croissante |
| C | Deux plaques glissent côte à côte en sens opposés | Longue faille, séismes peu profonds, aucun volcan, aucune roche neuve |
- Nommer le type de frontière de chaque coupe.
- Pour chaque coupe, citer une observation qui justifie votre réponse.
- Dans quelle coupe de la lithosphère est-elle créée ? détruite ?
Exercice 2 : Calculer un écartement
Données pédagogiques simplifiées. De part et d'autre d'une dorsale, deux plaques s'écartent l'une de l'autre de 4 cm par an au total. On rappelle que 1 km = 100 000 cm.
- De quelle distance les plaques s'écartent-elles en 10 millions d'années ? Donner le résultat en km.
- Combien de temps faut-il pour qu'elles s'écartent de 100 km ?
- Cet écartement est-il visible à l'œil nu au quotidien ? Justifier, puis indiquer s'il est mesurable à l'échelle d'une vie humaine.
Exercice 3 : Interpréter des séismes
Données pédagogiques simplifiées. Quatre foyers de séismes sont repérés sur une coupe, à partir de la fosse océanique, en allant vers l'intérieur du continent.
| Distance à la fosse (km) | Profondeur du foyer (km) |
|---|---|
| 50 | 10 |
| 150 | 60 |
| 300 | 150 |
| 450 | 250 |
- Décrire comment la profondeur évolue quand on s'éloigne de la fosse.
- Calculer de combien de kilomètres de profondeur on descend, en moyenne, pour 1 km parcouru vers l'intérieur du continent, entre 50 et 450 km.
- Quel type de frontière ces foyers révèlent-ils ? Que dessinent-ils ?
Correction complète
Exercice 1 : correction
- La coupe A est une divergence, la coupe B une convergence (subduction) et la coupe C un coulissage (faille transformante).
- A : les plaques s'éloignent et de la roche chaude remonte au centre. B : la présence d'une fosse et de séismes de profondeur croissante montre qu'une plaque plonge. C : les plaques glissent latéralement, sans volcan ni roche neuve.
- La lithosphère est créée en A, où la roche qui remonte refroidit et forme du plancher océanique neuf. Elle est détruite en B, où la plaque océanique plonge dans le manteau. En C, elle n'est ni créée ni détruite.
Exercice 2 : correction
- Distance = vitesse × durée = 4 cm/an × 10 000 000 ans = 40 000 000 cm. Or 40 000 000 / 100 000 = 400, donc l'écartement est de 400 km.
- 100 km = 100 × 100 000 = 10 000 000 cm. Durée = 10 000 000 cm / 4 cm/an = 2 500 000 ans, soit 2,5 millions d'années.
- Non, il n'est pas visible à l'œil nu au quotidien. 4 cm par an, c'est un mouvement très lent, comparable à la pousse des ongles. Sur une vie de 80 ans, l'écartement cumulé est d'environ 320 cm, soit 3,2 m, mais aucun changement n'est visible d'un jour à l'autre. En revanche, il est mesurable à l'échelle humaine : les stations GPS détectent des déplacements de quelques millimètres par an. Il ne devient important que sur des millions d'années.
Exercice 3 : correction
- La profondeur des foyers augmente régulièrement avec l'éloignement de la fosse : 10 km à 50 km de la fosse, puis 60, 150 et 250 km à 450 km.
- La différence de profondeur est 250 - 10 = 240 km, pour une distance de 450 - 50 = 400 km. On calcule 240 / 400 = 0,6 : la profondeur augmente d'environ 0,6 km par km parcouru.
- Ces foyers révèlent une convergence avec subduction. Ils s'alignent selon un plan incliné qui dessine la plaque océanique plongeant sous le continent. Les séismes se produisent dans cette plaque qui s'enfonce, d'où leur profondeur croissante.