Chapitre 8 — La mobilité des plaques lithosphériques · Topic 1 : Preuves de la mobilité des plaques · Leçon 1.1
🎯 Objectifs pédagogiques
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- expliquer ce qu’est une anomalie magnétique des fonds océaniques ;
- décrire la symétrie des anomalies magnétiques de part et d’autre d’une dorsale ;
- relier cette symétrie au mécanisme d’expansion océanique ;
- utiliser l’âge croissant des basaltes avec la distance à la dorsale comme preuve de l’expansion ;
- construire un argument scientifique à partir d’une carte d’anomalies magnétiques.
🧭 Plan de la leçon
- Le magnétisme des roches : enregistrement du champ magnétique terrestre
- Les anomalies magnétiques des fonds océaniques
- La symétrie par rapport à la dorsale : preuve de l’expansion océanique
- L’âge des basaltes confirme l’expansion
- Argument scientifique : lire une carte d’anomalies magnétiques
1. Le magnétisme des roches : enregistrement du champ magnétique terrestre
Le champ magnétique terrestre est généré par des courants électriques dans le noyau externe liquide (dynamo). Il se comporte comme un dipôle magnétique : les lignes de champ vont du pôle Sud magnétique vers le pôle Nord magnétique.
Quand un basalte se refroidit après une éruption, les minéraux ferro-magnétiques qu’il contient (magnétite, titanomagnétite) s’aimantent dans la direction et le sens du champ magnétique terrestre ambiant au moment du refroidissement — c’est l’aimantation rémanente. Cette aimantation est ensuite figée dans la roche et conservée pendant des millions d’années.
La roche devient ainsi un enregistreur du champ magnétique au moment de sa formation.
Le champ magnétique terrestre connaît des inversions de polarité périodiques : le pôle Nord magnétique devient pôle Sud et vice-versa. Ces inversions se produisent tous les quelques centaines de milliers d’années en moyenne. Après une inversion, les basaltes nouvellement formés sont aimantés en sens inverse.
Le mécanisme exact des inversions du champ magnétique terrestre n’est pas au programme. On sait qu’elles se sont produites de nombreuses fois dans le passé (chronologie des inversions bien établie par datation) mais les processus dans le noyau qui les déclenchent restent un sujet de recherche.
2. Les anomalies magnétiques des fonds océaniques
Lors de la cartographie magnétique des fonds océaniques (années 1950-1960), les géophysiciens ont mesuré l’intensité du champ magnétique à la surface de la mer. Ils ont découvert des bandes alternées de champ plus fort (+) et plus faible (−) que la valeur moyenne, parallèles aux dorsales.
Anomalie positive : le champ mesuré est plus fort que le champ normal → les basaltes du fond ont une aimantation dans le même sens que le champ actuel → ils se sont formés lors d’une période de polarité normale.
Anomalie négative : le champ mesuré est plus faible que le champ normal → les basaltes ont une aimantation opposée au champ actuel → ils se sont formés lors d’une période de polarité inverse.
3. La symétrie par rapport à la dorsale : preuve de l’expansion océanique
La carte des anomalies magnétiques révèle une symétrie remarquable : les bandes d’anomalies positives et négatives sont disposées de façon symétrique de part et d’autre de l’axe de la dorsale. La même séquence de bandes se retrouve à égale distance de chaque côté.
Interprétation (modèle de Vine-Matthews-Morley, 1963) : au niveau de l’axe de la dorsale, de la lave basaltique monte continuellement depuis le manteau, se solidifie et s’aimante dans le sens du champ ambiant. La lithosphère ainsi créée s’écarte de part et d’autre de la dorsale (expansion océanique). Quand le champ s’inverse, les nouveaux basaltes formés à l’axe ont une polarité opposée — créant une nouvelle bande. Le résultat est une série de bandes symétriques, comme un enregistrement magnétique des inversions passées.
| Ce qu’on observe | Ce que cela prouve |
|---|---|
| Bandes d’anomalies magnétiques parallèles à la dorsale | Les basaltes se forment à l’axe et s’écartent |
| Symétrie de part et d’autre de la dorsale | L’expansion est égale dans les deux directions |
| Largeur des bandes proportionnelle à la durée des inversions | La vitesse d’expansion est constante sur de longues périodes |
4. L’âge des basaltes confirme l’expansion
Les campagnes de forages océaniques (programme DSDP puis ODP) ont prélevé des carottes de basalte dans les fonds océaniques. La datation de ces roches confirme l’expansion :
Les basaltes sont d’autant plus vieux qu’ils sont éloignés de la dorsale. Les basaltes prélevés à l’axe d’une dorsale sont très jeunes (quelques millions d’années), tandis que ceux récupérés près des marges continentales peuvent avoir 180-200 millions d’années (Jurassique). La croûte océanique la plus ancienne est en effet bien moins vieille que la croûte continentale (3,8 milliards d’années).
Cette distribution de l’âge est cohérente avec une création continue de croûte océanique à l’axe de la dorsale et un déplacement progressif de la croûte vers les marges.
5. Argument scientifique : lire une carte d’anomalies magnétiques
Question : Sur une carte magnétique de l’Atlantique, les bandes d’anomalies positives situées à 500 km à l’est de la dorsale médio-atlantique sont-elles les mêmes que celles situées à 500 km à l’ouest ? Que signifie cette comparaison pour l’histoire de l’expansion atlantique ?
Données : La carte montre une séquence identique de bandes positives et négatives à 500 km à l’est et à 500 km à l’ouest de la dorsale médio-atlantique : les bandes +, −, +, − se succèdent dans le même ordre et avec la même largeur des deux côtés. Les basaltes forés à 500 km de la dorsale sont datés d’environ 15 millions d’années (Ma) des deux côtés.
Conclusion : La symétrie parfaite des bandes d’anomalies de part et d’autre de la dorsale prouve que la croûte océanique s’est formée à l’axe de la dorsale et s’est écartée de façon égale dans les deux directions. L’âge identique (~15 Ma) à même distance des deux côtés confirme une expansion symétrique à une vitesse de ~500 km / 15 Ma ≈ 3,3 cm/an dans chaque direction, soit ~6,6 cm/an au total pour l’Atlantique.
« Les bandes d’anomalies magnétiques sont symétriques de part et d’autre de la dorsale et les basaltes à même distance ont le même âge. Cela prouve que la croûte océanique se forme à l’axe de la dorsale et s’écarte symétriquement par expansion océanique. »
🧠 À retenir absolument
- Les basaltes enregistrent la polarité du champ magnétique au moment de leur refroidissement → aimantation rémanente.
- Les anomalies magnétiques des fonds océaniques forment des bandes alternées, symétriques de part et d’autre de la dorsale.
- Cette symétrie s’explique par l’expansion océanique : création continue de croûte à l’axe, déplacement vers les marges.
- L’âge des basaltes croît avec la distance à la dorsale — preuve indépendante de l’expansion.
❓ Questions fréquentes
Pourquoi n’y a-t-il pas de croûte océanique de plus de 200 Ma ?
La croûte océanique se forme aux dorsales et se déplace vers les zones de subduction où elle replonge dans le manteau. La durée de vie d’une portion de croûte océanique est donc limitée par le temps qu’elle met à traverser l’océan depuis la dorsale jusqu’à la zone de subduction. En moyenne, ce trajet prend 100 à 200 millions d’années. Toute la croûte océanique plus vieille a déjà été subductée et recyclée dans le manteau. C’est pourquoi les fonds océaniques sont bien plus jeunes que les continents.
La symétrie est-elle parfaite dans tous les océans ?
Non, la symétrie est approximative. Des asymétries existent car la dorsale peut se déplacer légèrement au cours du temps (phénomène de « ridge jumping »), et car les vitesses d’expansion peuvent varier légèrement de chaque côté. Mais la symétrie globale est suffisamment claire pour avoir convaincu les géoscientifiques de la réalité de l’expansion océanique dans les années 1960.
Combien d’inversions magnétiques y a-t-il eu ?
Des centaines d’inversions sont documentées dans l’histoire de la Terre. La dernière, appelée inversion de Brunhes-Matuyama, date d’environ 780 000 ans. La fréquence des inversions varie au cours du temps géologique : pendant certaines périodes (comme le Crétacé normal, 120-80 Ma), il n’y a pas eu d’inversions pendant plus de 30 millions d’années. La durée moyenne entre deux inversions est d’environ 300 000 ans, mais cela varie énormément.