Mouvement des plaques tectoniques

Informations

• Prénom et nom : Malou MARTIN et Cloé SPADACCINI

• Adresse mail : malou.martin@etu.sorbonne-universite.fr cloe.spadaccini@etu.sorbonne-universite.fr

• Date de début - Date de fin estimée : 19/01/2024 - 03/05/2024

Introduction  

Dans le cadre de l'UE LU3ST062, nous devons réaliser un projet. Celui-ci consiste à concevoir et à modéliser un globe terrestre avec le déplacement des continents. 

La Pangée est un supercontinent qui rassemblait les 7 continents actuels (Asie, Afrique, Amérique du Nord, Amérique du Sud, Antarctique, Europe et Australie). Ils se sont regroupés au Permien lors de l’orogenèse hercynienne qui s’est terminée vers 260 millions d’années (Ma). Au Trias supérieur, il y a 210 Ma, il a commencé à se fracturer. Depuis, les continents n’ont pas arrêté d’être en mouvement. Cela fait maintenant 10 Ma que la configuration de la Terre est proche de celle que l’on connaît actuellement.

Objectif

Nous avons donc pour objectif de mettre en mouvements les divers continents et de les visualiser à l’aide d’une maquette en forme de globe 🌎. 

Jour 1 (26/01/24) : détermination du projet. 

Quelques questions sont remontées : 

Quelle échelle pour les continents/plaques ? La chronologique ? De la Pangée à aujourd’hui ? Les continents ou les plaques tectoniques entières ? Le futur supercontinent ? Un matériau de préférence? 

On commencera donc par créer un modèle simplifié du mouvement de plaques tectoniques.

(Photo/ schéma)

Pour cela nous devrons créer une sphère sur laquelle on pourra fixer des « continents » qui pourrons pivoter autour de leurs pôle Eulérien respectifs. Ce pôle est le centre de rotation permettant de décrire des mouvements des continents à la surface d'une sphère, ici la terre. 

Jour 2 (02/02/24) : 

On a un moule de pâtisserie de 18 cm de diamètre pour faire du thermo moulage pour faire une premiere sphère. Il fallait un objet en sphère ou demi-sphère qui résiste à la chaleur et au vide que la machine crée. 

On a réalisé le premier test : (vidéo)

Le résultat n'est pas concluant, les demi-sphères ont des ondulations sur le dessus et le démoulage a été difficile, endommagent la structure. Pour le decoupage, nous avons utilisé un ciseau à tole qui donne un rendu hétérogène. 

On a fait un deuxième essai en transparent et utilisé du WD-40 pour faciliter le démoulage. La demi-sphère était mieux, sans ondulations qui étaient du à un mauvais maniement de la machine (la vitesse du levier était trop faible, hesitant). 

Pour couper les demi-sphères, cette fois-ci, nous avons utilisé une dremel puis une ponceuse pour arrondir et avoir un résultat net et homogène. 

L'article de Peter Bird "An updated digital model of plate boundaries" inclut un document avec les limites des plaques en longitudes-latitudes qui pourrait nous servir pour créer les limites des plaques pour la maquette. (https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2001GC000252)

Jour 3 (09/02/24) : support 

Maintenant que nous avons réalisé les demi-sphères pour faire la terre, il faut pouvoir la maintenir droite sur un support. 

Nous avons imaginé un support en bois avec un système de fixation qui fera le pôle Nord-Sud :  

Sur OpenSCAD, nous avons réalisé la baguette qui traversera les pôles nord et sud et qu'on fixera sur un support en bois. 

Nous avons ensuite discuté avec Jeffrey Poort sur ces attentes du projet. Finalement, l'objectif de cette maquette est de représenter le mouvements des plaques/continents de la Pangée à aujourd'hui et inversement. Nous partirions donc sur un système d'aimant où la sphère est aimantée ainsi que les continents qui pourront donc être en mouvement. Nous indiquerions donc sur la sphère les pôles eulériens par dessin ou autres idées futurs.

Pour la prochaine séance, nous allons essayer de mettre en place la sphère sur son support et la peindre avec une peinture magnétique et peut être une couche de peinture supplémentaire pour uniformiser la sphère (esthétique).

Jour 4 (16/02/24) : blender 

Les pieces imprimées pour le support n'étaient pas dans la bonne dimension, le diamètre du cylindre était confondu avec son rayon. Nous les avons donc modifier pour obtenir les pieces que nous voulions. 

Puis nous avons essayé de faire une sphère avec les continents en relief sur Blender. Nous avons fait plusieurs essais non concluants. Nous re essayerons à la prochaine séance.   

https://www.youtube.com/watch?v=Jxx-vQ425wc

Jour 5 (01/03/24) : encore blender 

Nous avons ré-essayé de faire une sphère avec les continents en relief sur Blender. Après de nombreux essais, nous avons enfin réussi à avoir une sphère avec des continents en relief. Pour pouvoir faire une impression 3D des continents seuls, il fallait retirer la sphère, ce que nous avons parvenu à faire. Seul problème, c'est que la projection n'est pas bonne : le Groenland a été coupé, l'Antarctique n'existe pas, le nord des continents a été écrasé. 

L’impression des pièces était un échec à cause de la taille de la pièce qui est trop importante pour la machine. De plus, la machine fait bouger le socle pour l’impression au contraire des autres machines du FabLab où le socle ne bouge pas. Or, toutes les machines sont en maintenances. Ainsi, nous essayerons de les imprimer la bas la prochaine fois.

Jour 6 (08/03/24) : trous  

Voici les 3 essais d’impression 3D du support de la sphère. Le premier est trop gros (noir), le deuxième n’est pas de la bonne taille car la machine l’a écrasé (celui du haut) et le dernier n’est pas imprimé entièrement mais il est dans les bonnes dimensions.

Après avoir fini de poncer la seconde demi sphère, nous avons fait des trous pour pouvoir faire passer la tige dans la structure. Le grand problème était de trouver le sommet de la demi sphère et son centre pour pouvoir avoir un trou centré. Après de nombreuses méthodes non concluantes (à vu d’œil), nous avons utilisé un laser et une règle. Puis Malou a fait 2 trous de 2 tailles différentes, un pour passer une vis et un second pour passer la tige en entière pour fixer la base.

Nous avons aussi récupéré une planche de bois afin d’en faire le support. De futures manipulations s’ont à envisager pour l’embellir et diminuer le risque d’échardes.

Finalement, nous avons repris le modèle Blender. Nous avons séparé chaque continent/plaque tectonique les unes des autres. Des obstacles étaient toujours présents. En effet, lors de la séparation des continent, on remarque qu'il y a des morceaux sélectionnées au sein d'autres continents. Les Ameriques sont bien indépendantes. En revanche l'Eurasie, l'Inde ou encore l'Afrique nécessite encore un peu de travail, car les formes sont creuses. Il suffirait lors de la prochaine séance de "fill" ( remplire) les zones manquantes. A la fin de cette séance nous avons pu exporter des plaques tels que l'Afrique ou l'Inde au format STL (format d’impression). Nous avons pu vérifier grâce à l'aide de Pierre que la taille des continents n'était pas trop grande. Ce paramètre pourrait être modifié à la fin de la modélisation correcte des plaques. Nous espérons également préformé les endroits où se situeront les aimants.

Documentation 

Charles DeMets a fait un travail de recherche «Effect of recent revisions to the geomagnetic reversal time-scale on estimates of current plate motions” qui explique la vitesse et l’angle de rotation des plaques. 

Pour la modélisation, on utilisera OpenScad pour pouvoir imprimer les formes. 

A voir Scotese.

Article de Peter Bird "An updated digital model of plate boundaries".

Fichier map monde en svg : 

https://we.tl/t-A56izYt8CS