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-ciNous consiste àdevez concevoir et à modéliser un globe terrestre avec le déplacement des continents. 

La Pangée estétait un supercontinent qui rassemblaitregroupait les 7sept continents actuels (Asie, Afrique, Amérique du Nord, Amérique du Sud, Antarctique, Europe et Australie). Ils se sont regroupés au PermienPermien, lors de l’l'orogenèse hercyniennehercynienne, qui s’s'est terminéachevée versil y a environ 260 millions d’d'années (Ma).es. Au Trias supérieur, il y a environ 210 Ma,millions ild'années, la Pangée a commencé à se fracturer. Depuis, les continents n’ont pascontinué arrêtéà d’êtrese en mouvement.déplacer. Cela fait maintenant 10 Mamillions d'années que la configuration de la Terre est proche de celle que l’onnous connaîtconnaissons actuellement.

Votre projet consistera donc à modéliser ce mouvement des continents depuis la Pangée jusqu'à la configuration actuelle. Vous devrez représenter les différents stades de cette séparation et de ce déplacement des continents au fil du temps. Cela peut être réalisé en utilisant des logiciels de modélisation 3D comme Blender, en vous basant sur des données géologiques et des modèles de la tectonique des plaques. Vous pourriez également envisager d'ajouter des éléments interactifs pour permettre aux utilisateurs d'explorer le mouvement des continents à différentes époques.

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 soulevées sont remontéesessentielles pour déterminer la direction à prendre dans la création du modèle du mouvement des plaques tectoniques : 

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? 

OnPour commenceracommencer, doncnous parproposons de créer un modèle simplifié du mouvement dedes plaques tectoniques.

tectoniques

Pouren cela nous devrons créerutilisant une sphère surcomme laquellebase. onSur pourracette sphère, nous pourrons fixer des « continents »"continents" qui pourronspourront pivoter autour de leurs pôleles Eulérieneulériens respectifs. CeLe pôle eulérien est le centre de rotation permettant de décrire desles mouvements des continents à la surface d'une sphère, icireprésentant ainsi la terre. Terre.

Jour 2 (02/02/24) : 

OnNous aavons utilisé un moule de pâtisserie de 18 cm de diamètre pour faireréaliser duun thermopremier moulagetest pourde fairethermoformage afin de créer une premiere sphère. Il fallaitétait nécessaire d'avoir un objet en forme de sphère ou de demi-sphère quicapable de résistesister à la chaleur et au vide quecréé par la machine crée. 

On a réalisé le premier test.machine.

Le résultat de ce premier test n'est pas concluant,satisfaisant. lesLes demi-sphères ontprésentent des ondulations sur le dessusdessus, et le démoulage a été difficile, endommagentendommageant la structure. PourDe plus, le decoupage,découpage nouseffectué avonsà utilisél'aide d'un ciseau à toletôle quia donnedonné un rendu hétérogène. 

OnNous aavons faitréalisé un deuxième essai en utilisant un matériau transparent et avons utilisé du WD-40 pour faciliter le démoulage. LaCette fois-ci, la demi-sphère était mieux,de meilleure qualité, sans ondulations qui étaient dudues à un mauvais maniement de la machine (la vitesse du levier était trop faible,faible hesitant)et hésitante). 

Pour découper les demi-sphères, cette fois-ci, nous avons utilisé une dremelDremel puis une ponceuse pourafin arrondir et avoird'obtenir un résultat net et homogène.ne, en veillant à arrondir les bords.

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 fairereprésenter la terre,Terre, il faut pouvoirque nous réfléchissons à la manière de les maintenir droiteen position verticale sur un support. 

Nous avons imaginéenvisagé un support en bois avec un système de fixation qui ferareprésentera leles pôleles Nord-Nord et Sud :  

Sur OpenSCAD, nous avons réaliséconçu laune baguette qui traversera les pôles nordNord et sudSud et qu'onqui fixerasera fixée sur un support en bois. 

NousAprès avons ensuiteavoir discuté avec Jeffrey PoortPoort, surnous cesavons clarifié les attentes du projet. Finalement, l'objectif de cette maquette est de représenter le mouvementsmouvement des plaques/continents de la Pangée à aujourd'huihui, et inversement. Nous partirionsavons donc surdécidé d'opter pour un système d'aimantaimants, où la sphère est aimantée ainsi que les continents seront aimantés, ce qui pourrontpermettra donc être enleur mouvement. Nous indiquerionsprévoyons doncégalement d'indiquer sur la sphère les pôles eulériens par dessindes dessins ou d'autres idées futurs.que nous pourrons envisager par la suite.

Pour la prochaine séance, nousnotre allonsobjectif essayersera de mettre en place la sphère sur son support et de la peindre avec une peinture magnétiquetique. etNous peutpourrions êtreégalement appliquer une couche de peinture supplémentaire pour uniformiser la sphère (esthétique).

tiquement.

Jour 4 (16/02/24) : blender 

Les piecespièces imprimées pour le support n'étaient pas dans lales bonnebonnes dimension,dimensions, car le diamètre du cylindre était confondu avec son rayon. Nous les avons donc modifiermodifiées pour obtenir les piecespièces queaux nousdimensions voulions. souhaitées.

PuisEnsuite, nous avons essayétenté de fairecréer une sphère avec les continents en relief sur Blender. NousMalheureusement, avonsnos fait plusieursmultiples essais nonn'ont pas été concluants. Nous reprévoyons essayeronsdonc àde réessayer lors de la prochaine séance.   

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

Jour 5 (01/03/24) : encore blender 

Nous avons ré-essayécemment tenté à nouveau de fairecréer une sphère avec lesdes continents en relief sur Blender. Après de nombreux essais, nous avons enfin réussi à avoirobtenir une sphère avec des continents en relief. PourCependant, afin de pouvoir faireimprimer une impressionen 3D desles continents seuls, ilnous fallaitavons dû retirer la sphère, ce que nous avons parvenuréussi à faire. SeulMalheureusement, nous avons rencontré un problème,me c'est queavec la projection n'est pas bonne : le Groenland a été coupé, l'Antarctique n'existeest pas,pas correctement représenté, et le nord des continents a été déformé ou écrasé. 

L’L'impression des pièces a étaitté un échec àen causeraison de laleur taille de la pièce qui est trop importante pour la machine. De plus, lacontrairement machine fait bouger le socle pour l’impression au contraire desaux autres machines du FabLab où le socle nereste bougeimmobile pas.pendant Or,l'impression, cette machine fait bouger le socle. Malheureusement, toutes les machines sont actuellement en maintenances.maintenance. Ainsi,Par conséquent, nous essayeronsenvisageons de les imprimer la bas la prochaine fois.

Jour 6 (08/03/24) : trous  

Voici les 3résultats de nos trois essais d’d'impression 3D dupour le support de la sphère. Le premier essai (en noir) est trop grosvolumineux. (noir), leLe deuxième n’essai (en haut) n'est pas deà la bonne taille car la machine l’l'a écrasé (celui du haut) etpendant le dernierprocessus n’d'impression. Enfin, le troisième essai (en bas) n'est pas imprimé entièrementrement, mais il estcorrespond dans lesaux bonnes dimensions.

 

Après avoir finiterminé de poncer la secondedeuxième demi demi-sphère, nous avons faitprocédé à la création des trous pour pouvoirpermettre fairele passerpassage de la tige dansà travers la structure. Le grandprincipal problèmedéfi était de trouverlocaliser le sommet de la demi demi-sphère et son centre pourafin pouvoir avoird'obtenir un trou parfaitement centré. Après deavoir nombreusesessayé différentes méthodes nonsans concluantessuccès (notamment à vu d’œil)d'oeil), nous avons utiliséopté pour l'utilisation d'un laser et d'une règle. Puis Malou a faitensuite 2réalisé deux trous de 2 tailles différentes,rentes : un pour faire passer une vis et un secondautre pour passerpermettre le passage de la tige en entière pourafin de fixer la base.

NousParallèlement, nous avons aussi récupéré une planche de bois afinpour d’en faire le support. DeDes manipulations futures manipulationsseront s’ont à envisagernécessaires pour l’embellir la planche et diminuerréduire le risque d’d'échardes.

Finalement, nous avons repris le modèle sur Blender. Nous avons réussi à séparéparer chaque continent/continent ou plaque tectonique les unesuns des autres. DesCependant, quelques obstacles étaient toujours présents. En effet, lorsLors de la séparation des continent,continents, onnous remarqueavons qu'ilremarqué yla aprésence desde morceaux sélectionnéess auà seinl'intérieur d'autres continents. Les AmeriquesAmériques sontétaient bien indépendantes.pendantes, En revanchemais l'Eurasie, l'Inde ou encoreet l'Afrique nécessitecessitaient encore un peu de travail, car lescertaines formeszones sontprésentaient creuses.des Ilcreux. suffiraitPour résoudre cela, il suffira lors de lanotre prochaine séance de "fill" ( remplire)remplir les zones manquantes.

A

À la fin de cette séancesession, nous avons pu exporter des plaques telstelles que l'Afrique ou l'Inde au format STLSTL, (formatadapté d’impression).à l'impression 3D. Nous avons puégalement vérifierrifié grâce àavec l'aide de Pierre que la taille des continents n'était pas trop grande.excessive. Ce paramètre pourraitpourra être modifiéajusté àune lafois fin deque la modélisation correcte des plaques.plaques sera terminée.

Nous espérons également préformépouvoir perforer les endroitsemplacements oùdes seaimants situerontlors lesdes aimants.prochaines étapes du projet.

Jour 7 (15/03/24) : toujours des trous et peinture 

La tige définitive pour le support est faite.maintenant prête. Nous avons doncterminé finide percer les trous à la perceuse pour pouvoir insérer les vis à l'intérieur. NousDe plus, nous avons aussi récupérétrouvé une vis appropriée pour pouvoir fixer la tige sur la planche de bois. Nous avons faitcommencé par percer un trou dans la planche duavec un diamètre correspondant à celui de la vis (3,5mm)5 mm), puis nous avons réalisé un second trou pour quepermettre à la tête de la vis rentrede s'insérer dans le support. LaCependant, la vis n'était pas parfaitement droite dans la planche car nous avons faitcommencé par percer le trou le plus petitpetit. d'abord.Par Nousconséquent, nous allons donc récupérer une autre planche et fairecommencer enpar premierpercer le trou pour la tête de vis.vis afin d'assurer une fixation plus précise.

La structure est donc presque finie, et il ne reste plus qu'à assembler et peindre les demi demi-sphères. 

NousLors de notre premier essai, nous avons fait un premier essai avecutilisé une demi demi-sphère que nous avions aupréalablement préalable poncerponcée avec du papier de verre. LeCependant, le résultat était leidentique mêmeà quecelui de la demi demi-sphère non poncée,e. nousNous avons donc choisidécidé de ne pas poncer les demi demi-sphères finales. De plus, compte tenu du fait que les aimants ne tenanttenaient pas bien avec une seule couche de peinture magnétique, nous allonsprévoyons mettred'appliquer plusieurs couches sur les autres demi demi-sphères. 

NousAinsi, nous avons donccommencé peintpar peindre les demi demi-sphères avec une première couche de peinture magnétique, operationque nous avons répétée 3trois fois puispour assurer une bonne adhérence des aimants. Ensuite, nous avons appliqué une couche de peinture bleue pour l'représenter les océan. ans.

De plus, nous avons continué de séparer les continents sur Blender pour leur futur impression. 

Jour 8 (22/03/24) : continents 

La peinture magnétique n's'est pasavérée assezinsuffisamment forte pour pouvoir faire tenirmaintenir les aimants dessus.en place. Nous allonsavons donc mettredécidé d'opter pour un système avec un aimant à l'intérieur et un aimant sur la surface. Le véritable problème survient, lorsquede la sphère seraet assemblée,un autre sur sa surface. Cependant, nous avons identifié un problème potentiel : si les aimants à l'intérieur tombent et se fixent ensemble.ensemble une fois la sphère assemblée, cela pourrait poser des difficultés. Nous avonsenvisageons donc eu pour idée d'utiliser des pièces de monnaie de 1, 2 et 5 centimescentimes, car si elles tombent, elles ne se fixeronts'aimanteront pas ensemble. 

Après avoir discutéesconsultation avec Jeffrey Poort, nous envisageons également de coller une feuille magnétique autocollante ou un film ferreux autocollant ferromagnétique à l'intérieur des sphères pourafin qued'améliorer lesla aimantstenue tiennentdes mieux. aimants.

La séparation des continents sur Blender est désormais terminée, ce qui signifie que nous pouvons donc passer à l'impression. Sauf que pour le moment,Cependant, nous avonsrencontrons actuellement des problèmes d'échelle. NousNos avonstentatives essayépour de les mettre àajuster l'échelle sur IdeaMaker, qui est le logiciel d'impression 3D, sansainsi succès. Nous avons aussi essayé de modifierque directement sur Blender, quin'ont futpas un échec aussi. abouti.

SurPour unrésoudre globece terrestre,problème, nous avons mesuré sala circonférence d'un globe terrestre, puis la taille des continents un àpar unun. pourEn faireutilisant un produit en croixcroix, pournous avons tenté d'arriver à la taille des continents que nous aimerionssouhaitons avoirimprimer sur le globe que nous avons fait.fabriqué. Sauf queCependant, les continents sur Blender ne sont pas toutparfaitement ronds, ce qui signifie qu'ils ne s'adapteront pas parfaitement à fait rond et donc ils n'épouserons pas la forme dude notre globe. 

Nous essayerons la semaine prochaineprévoyons de finaliser les dossiers des continents pourla leurssemaine impressions.prochaine

afin

de pouvoir les imprimer. Nous espérons ainsi résoudre les problèmes d'échelle rencontrés et progresser dans notre projet.

Jour 9 (29/03/24) : encore des trous et première impression 3D

Nous avons réalisé lenotre premier essai d'impression 3D pour l'Afrique. Pour cela, dansnous IdeaMaker,avons utilisé IdeaMaker. Tout d'abord, nous avons ouvert le modèle du globe enau format STLSTL, puis nous l'avons misredimensionné à la bonnetaille échelle,désirée, soit 18cmun diamètre de diamètre.18 cm. Ensuite, nous avons importé le modèle de l'Afrique indépendammentséparément dans le même document et l'avons miségalement redimensionné pour qu'il soit à la même tailleéchelle que celle du globe. L'Étant donné que l'Afrique étantprésente arqué,une forme courbée, nous avons ajouté des supports pour quegarantir l'une impression seoptimale. dérouleCette auopération mieux. L'd'impression duredevrait durer environ 6 heures,heures. nousNous verronsdécouvrirons donc le résultat mardi (2/04). 

Nous avons récupéréobtenu une nouvelle planche de bois pour le support. Pour percer le trou dedestiné à la vis, nous avons utilisécommencé par utiliser une première mèche à bois de 4mm4 mm de diamètretre, puis nous avons utilisé un foret fraisoir pourafin que la tête de la vis puisse rentrers'encastrer totalementparfaitement dans la planche. 

Nous n'avons pas obtenupu obtenir les feuilles aimantées que nous voulionssouhaitions mettreplacer à l'intérieur de la sphère. Après concertationdiscussion avec Pierre et Loïc, nous avons encore des questionnementsinterrogations surconcernant la fixation des aimants et donc des continents. Nous avons identifié plusieurs possibilités : 

- Utiliser des aimants à l'intérieur et à l'extérieur,rieur orde la sphère. Cependant, si les aimants tombent dansà l'intérieur de la sphère, ils pourraient s'aimanterontaimanter ensembleensemble, etce nousqui necompliquerait pourrons pas lesleur séparerparation si la sphère est scellée. 

-les Coller des pièces de monnaie collées à l'intérieur. SeulCependant, problème,cette iloption fautnécessiterait beaucoupun grand nombre de pièces. 

-rajouter Appliquer de la peinture magnétique à l'intérieur et peut êtreéventuellement à l'extérieur.rieur de la sphère.

-coller Coller les feuilles aimantées à l'intérieur. 

Après une heure d'impression, l'Afrique a échoué. IlNous yavons avaitrencontré un problème au niveau des supportssupports, et ilsqui sont tombés car ils n'étaient pas solidement fixés entre eux. NousPar conséquent, nous avons doncdécidé rajoutéd'ajouter un radeau pour quepermettre lesaux supports puissentde se fixer dessus et neainsi pluséviter bouger.tout mouvement indésirable.

Jour 10 (5/04/24) : toujours des impressions 3D

Nous avons réussi l'impressionà imprimer en 3D de l'AfriqueAfrique, mais seulementmalheureusement, elle est déformée, c'estne l'AAAAfrik.ressemblant Soitplus c'està sa véritable forme géographique. Cette déformation pourrait être due à un problème d'impressionlors quide faitl'impression, queprovoquant çaun étiretirement endans le sens de la longueur et un rétrécitcissement endans largeur,celui soitde c'la largeur. Cependant, il est également possible qu'il y ait eu un problème au niveau de la modélisation.lisation Dansdans Blender.

Afin de résoudre ce cas là,problème, nous devonsavons reentrepris modéde remodéliser lale terreglobe terrestre en utilisant de nouvelles méthodes et techniques. Pour l'instant, les continentsrésultats surne Blender.sont pas concluants, mais nous poursuivons nos efforts pour trouver une solution satisfaisante.

Le problème d'aimantation de la sphère n'est pas résolu. Soit nous mettons des pièces de monnaie dans toute la sphère aujourd'hui avec un pistolet à colle, par risque que le plastique de nos sphères fonde. Ou nous attendons après les vacances d'avoir les feuilles aimantées. 

Au moins, nous disposonsavons d'à présent une référence pour déterminer la quantité d'aimants nécessaire afin de maintenir l'Afrique en place sur la sphère avectout en intégrant des pièces de monnaie à l'intérieur. Initialement,Au début, nous avons opté pour un petit aimantaimant, car nos aimants standard ont un diamètre de 12 mm et nous n'avionsne disposions pas ded'une mèche correspondante. Par conséquent, nous avons tentéessayé avec un aimant plus petit (8mm)8 mm), compatible avec la taille de la mèche dont nous disposions. Cependant,Malheureusement, celui-ci s'est révélé inefficace. Nous avons alors essayéentrepris de percer un trou avec une mèche de 10 mmmm, puis de l'élargir avec un foret fraisoir pour l'agrandirfraisoir, et enfin de retirernettoyer les résidus avec un cutter. SaufCependant, qu'ilmême fallaitavec encoreces forcerajustements, l'insertion de l'aimant nécessitait encore l'usage d'un maillet, endommageant ainsi la structure de l'Afrique et entraînant un enfoncement excessif de l'aimant, réduisant ainsi son efficacité.

Face à ces difficultés, nous avons finalement décidé de superposer deux aimants, ce qui a fonctionnéaugmenté maisla force magnétique tout en réduisant la distance entre la pièce et la sphère. Néanmoins, ce processus s'est avéré êtrelong unet processuscoûteux long.en Finalement,aimants. Pour les prochains continents, une fois que nous aurons résolu ces problèmes, nous envisageons d'utiliser une mèche de 12 mm et une pince adaptée.

En conclusion, grâce à l'utilisation de deux aimants de plus grandsgrande taille et enà disposantl'insertion des pièces à l'intérieur, nous avons réussi à maintenir l'Afrique en place sur la sphère !

 

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".

Documents blender : 

https://we.tl/t-1nZMYRYMy4 

Fichier map monde en svg : 

https://we.tl/t-A56izYt8CS