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la convergence lithosphérique se traduit par la disparition de la lithosphère océanique dans le manteau

mis à jour le 06/05/2003


convergence

En traitant les données GPS avec un tableur et une méthode graphique on peut calculer les vitesses de convergence et les relier aux données sismiques, morphologiques et de volcanisme des logiciels seismic eruption et sismolog.

mots clés : Tice, GPS, tableur, lithosphère, convergence, subduction, sismique, volcanisme, logiciel, sismolog, seismic eruption, andes, fossé océanique, tectonique globale, tutoriel


convergence lithosphérique
 

Objectif 1 : utiliser des données GPS et un traitement par EXCEL pour mettre en évidence un mécanisme de convergence entre la plaque de Nazca et la plaque Sud Américaine.
Objectif 2
: mettre en évidence les manifestations sismiques (et volcaniques) liées à la convergence avec le logiciel Sismic Eruption.

Objectif 3
: mettre en évidence les modifications morphologiques de la lithosphère avec le logiciel Sismolog.



Objectif 1: utiliser des données GPS pour mettre en évidence un mécanisme de convergence entre la plaque de Nazca et la plaque Sud Américaine.


Positionnement des stations GPS sur une carte.


Sites pouvant aider à la réalisation de cette étape :

Deux stations GPS serviront de support pour cette étude :
      • l'une située sur l'Ile de Pâques EISL
      • l'autre à Santiago du Chili SANT


Téléchargement du fond de carte vierge et des coordonnées GPS : fichier converg.zip


 
Latitude
Longitude
SANT
-33,15 °
-70,67°
EISL
-27,15°
-109,38°



Evaluation des vitesses de dérive des deux plaques -Traitement des données GPS avec EXCEL

Téléchargement des données GPS mises au format EXCEL :
  • Lancer Excel
  • Ouvrir le fichier GPS
Ce fichier contient les données du déplacement en latitude et longitude des deux stations EISL et SANT.

Ouvrir par exemple la feuille SanLat
Sélectionner les deux premières colonnes,

La première colonne est la date avec l'année et des décimales correspondant au jour (la date en clair se trouve dans la dernière colonne au format anglo-saxon).
La deuxième colonne donne le déplacement en cm du point (en latitude, longitude ou altitude selon le fichier) par rapport à une position de référence.
L'évolution de cette position au cours du temps donne le sens et la vitesse de déplacement. La troisième colonne est l'incertitude de la mesure exprimée en cm.
Ces résultats peuvent apparaître rapidement si l'on construit un graphe. Pour cela :

Cliquer sur l'assistant graphique
Choisir Nuages de points puis la courbe brisée sans marque
Poursuivre l'assistant et cliquer sur le bouton Fin

Malgré les nombreuses oscillations de la courbe une tendance à long terme se dessine.

Faire un clic droit sur la courbe,

Choisir Ajouter une courbe de tendance, conserver le choix Linéaire puis dans l'onglet Options cliquer dans la case Afficher l'équation sur le graphique.

Le résultat suivant est obtenu :


La courbe est de type y = ax + ba est la vitesse linéaire exprimée en cm/an.

Pour chaque site on relèvera le coefficient directeur de la courbe qui donne la vitesse de déplacement du point en cm/an.

Un nombre positif signifie un déplacement vers le nord en latitude ou vers l'est en longitude. Un nombre négatif signifie un déplacement vers le sud en latitude ou vers l'ouest en longitude.


Evaluation graphique de la vitesse résultante sur papier millimétré.


Ce travail est réalisé pour les deux stations :

 
Vitesse en latitude
Vitesse en longitude
Vitesse résultante
EISL
-0,72 cm/an
6,52 cm/an
6,56cm/an
SANT
1,58 cm/an
1,89 cm/an
2,46 cm/an

Remarque : Le calcul peut être réalisé à l'aide du théorème de Pythagore : dans un triangle rectangle, le carré de l'hypothénuse est égale à la somme des carrés des deux autres côtés.



Mise en évidence de la convergence sur la carte.


Les vecteurs peuvent être placés sur la carte en choisissant une échelle.



En prenant en compte la valeur et la direction des vecteurs vitesse résultants et donc le mouvement relatif des deux plaques l'une par rapport à l'autre, on met bien en évidence une convergence entre les deux plaques.Si on ne prend en compte que la composante "longitude" des vitesses de dérive des deux plaques, la convergence se réalise avec une vitesse de :

Vlong EISL - Vlong SANT = 6,52 - 1,89 = 4,63cm/an



Objectif 2 : mettre en évidence les manifestations sismiques (et volcaniques) liées à la convergence.


Visualisation dynamique des séismes depuis janvier 1960.


Cliquer sur South America


Les séismes s'affichent progressivement (depuis janvier 1960 jusqu'au 31 décemmbre 1999) : les cercles plus ou moins grands marquent la magnitude, les couleurs la profondeur des foyers.


Visualisation de la répartition des séismes en coupe dans la région étudiée.

  • Cliquer sur control
  • Enlever les onglets : Global Audio et Run from Script
  • Cliquer Setup Cross-Section View

 

Paramétrer l'observation en coupe :

  • placer l'outil sur la région étudiée, l'orienter en jouant sur azimut
  • délimiter la surface qui sera prise en compte sur la coupe, par exemple :
    Width (longueur) 1000 km
    Thickness (largeur) 300 km

 

Réaliser la coupe :

Cliquer :

  • sur control
  • puis sur MapView/3D......
  • et enfin sur Cross-Section View







Interprétation pouvant être réalisée par des élèves :




Activités possibles :
  • explications de la présence des séismes et de leur magnitude aux différents niveaux de la lithosphère plongeante
  • tracer le plan de Bénioff
  • localisation de la lithosphère océanique et de la lithosphère continentale (d'autres documents seront nécessaires pour évaluer leurs épaisseurs respectives)
  • hypothèse pour expliquer le volcanisme (ici Lascar) - lien avec le TP sur le magmatisme au niveau des zones de subduction.

    Objectif 3 : mettre en évidence les modifications morphologiques de la lithosphère.

    Utilisation du logiciel Sismolog et d'un ordinateur avec un processeur Pentium3 minimum. Le logiciel Sismolog est distribué par les Edition Chrysis et a été conçu par Julien Fréchet et François Thouvenot.

En maintenant le bouton gauche de la souris enfoncé, sélectionnée la région étudiée

 

Sélectionner ensuite Vue 3D


On obtient la visualisation suivante :



La position et le mouvement de l'image sur l'écran peuvent être modifiés, pour cela utiliser les commandes clavier indiquées en haut de l'écran.


Interprétation possible par les élèves :


 
auteur(s) :

Frédéric Roux, professeur de SVT au lycée du pays de Retz à Pornic

information(s) pédagogique(s)

niveau : 1ère S, Terminale S

type pédagogique : travaux pratiques, démarche pédagogique, tutoriel

public visé : enseignant

contexte d'usage : atelier, classe, laboratoire, salle multimedia

référence aux programmes :

La convergence lithosphérique et ses effets

fichier joint

information(s) technique(s) : fichier zip à décompresser

taille : 1,6 mo ;

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