Chp2: la formation des chaines de montagnes récentes et sa relation avec la tectonique des plaques Lien vers la vidéo : https://youtu.be/KE6pUryb7Dk I. Observations générales : - Les chaines de montagnes récentes sont celles formées depuis le début du crétacé il y’a 140 MA. Ce sont les plus grande et les plus haute, telles que la chaine de l’Himalaya au nord de l’Inde, les Alpes au sud de l’Europe, le rif au nord du Maroc et la cordière des Andes en Amérique du sud. - La carte suivante donne la répartition géographique des principales chaines de montagnes récentes : On remarque que ces chaines de montagnes se trouvent essentiellement dans les zones de convergence et de collision des plaques tectoniques. On peut donc déduire que la naissance de ces montagnes est liée à la tectonique des plaques. On distingue 3 types de chaines de montagnes récentes : des chaines de subduction, des chaines d’obduction et des chaines de collision. II. Les chaines de subduction. Exemple : la cordière des Andes On parle de subduction lorsqu’une plaque lithosphérique s’enfonce sous une autre. Il s’agit en général d’une plaque océanique plus dense qui s’enfonce sous une plaque continentale moins dense. La zone de subduction est connue pour son activité sismique et volcanique, c’est pourquoi elle est qualifiée de marge active 1) Les caractéristiques (ou marqueurs) géomorphologiques, géophysiques et pétrographiques d’une zone de subduction : (marge active) a- Les caractéristiques géophysiques : § Une activité sismique intense (Fig. A) : les foyers sismiques sont ordonnés suivant un plan incliné appelé plan de Wadati-Benioff, qui marque l’enfoncement de la plaque océanique. § Des anomalies thermiques : o Pour le flux thermique (Fig. C) : on observe une anomalie négative (inferieure à la normale) du côté de la fosse océanique, due à l’enfoncement de la lithosphère océanique dans l’asthénosphère. Du côté du continent, l’anomalie positive est liée à l’activité magmatique en profondeur. o Pour les isothermes (Fig. B) : l’isotherme est la courbe qui relie les points de même température de l’écorce terrestre. On observe que les isothermes qui devraient être horizontaux et parallèles, plongent sous la fosse océanique, suivant le plan de Bénioff. C’est une anomalie négative qui traduit l’enfoncement de la lithosphère océanique froide dans l’asthénosphère. Mediouni Rachid b- Les caractéristiques géomorphologiques (ou topographiques): § La présence d’une fosse océanique : c’est une dépression sous-marine profonde et étroite, le long de la zone de contact entre les 2 plaques. Sa profondeur peut dépasser 10000m (11034m pour la fosse des Mariannes). § La présence d’un prisme d’accrétion : les sédiments océaniques superficiels sont rabotés et déformés par la plaque chevauchante, et empilés sous forme de prisme appelé prisme d’accrétion. c- Les caractéristiques pétrographiques : La zone de subduction connait une activité magmatique importante sous 2 formes : Ø Un volcanisme explosif : qui donne une roche volcanique typique appelée Andésite. C’est une roche à texture microlithique, c’est-à-dire formée de phénocristaux, de petits cristaux appelés microlithes et d’une pate vitreuse non cristallisée dans laquelle baignent les cristaux. Ø Des plutons de granodiorites : qui sont des roches à structure grenue, c’est-à-dire complétement cristallisées. roches échantillon Schéma de lame mince Andésite Granodiorite - Composition minéralogique - des phénocristaux de plagioclases P, amphiboles A, et biotites B - des microlithes M de plagioclases - verre volcanique non cristallisé V Q : quartz P : plagioclase Am : amphibole B : biotite Quelle est la relation entre la subduction et l’activité magmatique ? Pour répondre à cette question, étudions les données suivantes : La péridotite est la roche qui forme le manteau supérieur. Le document suivant donne le diagramme de pression et de température de la fusion partielle de la péridotite anhydre (sans apport d’eau) et de la péridotite hydratée : Mediouni Rachid Par rapport à la péridotite anhydre, le solidus de la péridotite hydratée se déforme et coupe le géotherme à partir d’une profondeur de 80km. Donc la température de fusion partielle de la péridotite hydratée est inférieure à celle de la péridotite anhydre car l’eau favorise la fusion partielle. Mais d’où vient cette eau ? Les roches de la lithosphère océanique sont bien hydratées. Entrainés en profondeur, les roches de la croute océanique subissent une forte pression et leurs minéraux se métamorphisent (le métamorphisme de haute pression) en libérant l’eau. Cette eau percole dans le manteau de la plaque chevauchante, et abaissent le point de fusion des péridotites. Cette fusion engendre un magma qui est à l’origine des Andésites et Granodiorites : - Si le magma arrive en surface, il subit un refroidissement rapide et donne des Andésites à texture microlitique. - Si le magma n’arrive pas en surface, il se refroidit lentement et donne des plutons de Granodiorites à texture grenue. 2) Etude de la cordière des Andes : a- Les caractéristiques structurales et pétrographiques : C’est la chaine de montagnes continentale la plus longue au monde. Elle longe la côte occidentale de l’Amérique du sud sur plus de 7000km. Son altitude moyenne est de 4000m. cette chaine se trouve dans la zone de convergence entre la plaque océanique de Nazca (océan Pacifique) et la plaque continentale de l’Amérique du sud. Pour confirmer qu’il s’agit d’une chaine de subduction, on détermine ses caractéristiques structurales, tectoniques et pétrographiques. Etudions les documents suivants : Mediouni Rachid Question : Déterminez les caractéristiques structurales, pétrographiques et tectoniques de cette chaine montagneuse. o Les caractéristiques structurales (ou géomorphologiques) : Fig.1 - La chaine s’étend sur toute la marge continentale occidentale de l’Amérique du sud - Présence de sommets dépassant 6000m d’altitude. On parle de relief positif. Plusieurs montagnes sont volcaniques. - Présence de fosses océaniques. On parle de relief négatif. o Les caractéristiques pétrographiques : Fig. 2 - Présence de sédiments océaniques déformés (le prisme d’accrétion) - Présence d’Andésites dans la chaine occidentale. - Présence de plutons de Granodiorites o Les caractéristiques tectoniques : Fig. 2 - Des déformations simples sous forme de plis en éventail. - Des failles inverses, surtout dans la zone orientale. b- Conclusion : Les chaines de subduction résultent de l’enfoncement d’une lithosphère océanique dans l’asthénosphère. Ce qui provoque la déformation de la croute chevauchante et l’apparition des montagnes. Ces chaines se caractérisent par : § Une disposition le long d’une marge continentale active, avec présence de montagnes volcaniques. § Des déformations tectoniques modérées, sous forme de plis et de failles inverses. § Un volcanisme andésitique et des plutons de granodiorites (ou de granitoïdes). § Un métamorphisme de haute pression (voir cours de métamorphisme). Remarque : la subduction se fait parfois entre 2 plaques océaniques. Dans ce cas il y’a apparition d’un arc insulaire formé d’iles volcaniques. c- Les étapes de formation de la chaine Andise : Le document suivant donne un modèle des étapes de formation de la chaine des Andes : À -95 Ma : sous l’effet des contraintes tectoniques dues aux rapprochement des plaques, la plaque océanique du Pacifique plonge sous la plaque de l’Amérique du sud : c’est la subduction qui génère des volcans andésitiques et des plutons de granodiorites dans la zone côtière. À -25 Ma : la convergence continue, ce qui provoque des déformations de la croute continentale sous forme de plis et la fait épaissir. À -5 Ma : sous l’effet des forces compressives les déformations continuent et génèrent plus de plis et de failles inverses. La croute continentale se raccourcit et s’épaissit encore faisant apparaitre la chaine montagneuse. Mediouni Rachid
