Chapitre 5 1 La formation des chaînes de montagnes et la

Chapitre 5
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La formation des chaînes de montagnes et la disparition des reliefs
Les chaînes de montagnes se transforment au cours du temps : elles apparaissent, s'élèvent et
finissent par disparaître. L'érosion et les mouvements d'extension contribuent à leur disparition et ainsi
au recyclage de la croûte continentale.
I – La collision continentale :
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Problématique : Quelles sont les conséquences de la convergence lithosphérique ?
62 Activité 13 – Convergence lithosphérique et formation des chaînes de montagnes
A – Les indices de l'épaississement crustal : Repérer les signes de contraintes compressives dans
une chaîne de montagnes.
Deux blocs continentaux, initialement séparés par un océan, finissent par se retrouvent en
contact après disparition complète de cet océan par subduction. La lithosphère continentale ne pouvant
pas entrer en subduction, la convergence se traduit par une collision continentale et un épaississement
de la croûte.
1) Les traces d'une marge continentale passive :
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64 Un océan naît de la déchirure d'un continent appelée rift continental. 65
66 Lorsque l'océan est bien formé, le vestige des lèvres du rift continental est appelé marge passive car
il n'est pas le siège d'une sismicité et d'un volcanisme important.
67 La croûte y est fracturée par un ensemble de failles normales appelées failles listriques, qui
séparent des blocs basculés suite à l'étirement de la zone. Ces blocs sont recouverts de sédiments
anciens en éventail et de sédiments plus récents qui recouvrent l'ensemble.
2) Les ophiolites :
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Thème 2 Chapitre 5
On trouve au cœur des chaînes de montagnes, des formations rocheuses à l'aspect de "peau de serpent".
Ce sont les ophiolites (ophis = serpent). Elles sont constituées par la superposition de trois types de roches :
- des basaltes en coussins (pillow-lava),
- des gabbros (gros cristaux de pyroxènes et plagioclases),
- des péridotites très sombres avec des veinures vertes = serpentinites.
Toutes ces roches sont les vestiges de l'ancien plancher de l'océan dont les lambeaux ont été portés en altitude
lors de la collision continentale.
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3) Les indices tectoniques :
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Le premier indice révélateur d'un raccourcissement local de la croûte continentale suite à un
mouvement de convergence/compression est la présence de reliefs élevés pouvant atteindre plusieurs
milliers de mètres.
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Ex. : Mont Blanc : 5000m.
Les géologues peuvent y identifier des indices tectoniques révélateurs des contraintes compressives qui
se sont exercées :
– plis témoignant d'une déformation souple et permettant de repérer la direction générale des
contraintes, 72
- failles inverses dues à une déformation cassante et traduisant un raccourcissement local de la
croûte, 73 74 75
- nappes de charriage, empilements complexes de roches très diverses, dues au glissement
(jusqu'à plusieurs dizaines de km) de formations géologiques par-dessus les formations en place.
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78 Ils témoignent de l'édification d'un prisme par empilement de nappes se chevauchant mutuellement
4) Les transformations minéralogiques :
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Thème 2 Chapitre 5
Au cours de la subduction, les roches subissent un métamorphisme à haute pression et basse
température HP/BT. Un tel métamorphisme ne s'observe que dans les contextes de subduction.
Rmq : Détails de ce métamorphisme vus au III 1)
La migmatite (du grec migma, « mélange ») est un mélange de roches de type granite et de gneiss ou
micaschiste. Leur formation est liée à une fusion partielle (= anatexie) de roche type gneiss ou
micaschistes, roches typiques de la croûte continentale. Certaines parties de la roche fondent et
constituent alors le mobilisat, magma de composition granitique. D’autres parties restent solides et
constituent le restat (ou restite) particulièrement riche en minéraux ferromagnésiens, principalement de la
biotite.
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II – La disparition des reliefs :
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Problématique : Comment les reliefs sont-ils effacés ?
82 Activité 14 – La disparition des reliefs
A – Le vieillissement d'une chaîne de montagnes : Exploiter des données cartographiques pour
qualifier et quantifier l'érosion d'un massif actuel.
B – La disparition des reliefs : Recenser, extraire et organiser des informations.
C – Transport et sédimentation des particules : Exprimer et exploiter des résultats en utilisant les
TIC.
1) Des chaînes de montagnes récentes aux chaînes anciennes :
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Les montagnes récentes se sont formées il y a moins de 200 Ma. Elles ont un relief élevé et la
profondeur du Moho indique une racine crustale épaisse. Les roches visibles à l'affleurement sont
surtout des roches sédimentaires déposées en milieu marin.
Ex. : Les Pyrénées et les Alpes.
85 Sur tous les continents, on trouve d'anciennes chaînes de montagnes nivelées par l'érosion. La
profondeur du Moho est de 25 à 30 km et correspond à une épaisseur de croûte continentale normale.
Elles sont souvent recouvertes de roches sédimentaires récentes. On peut y observer à l'affleurement,
grâce à l'érosion et à l'isostasie, une forte proportion de roches plutoniques et métamorphiques formées
en profondeur qui informent sur la constitution des racines crustales des chaînes plus récentes.
Ex. : Le Massif Armoricain et le Massif Central. 86
2) L'altération des roches :
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a) L'altération physique :
Thème 2 Chapitre 5
L’érosion est un processus de dégradation et de transformation du relief causé par tout agent
externe tel que l'eau, les variations de température et les végétaux.
88 L'eau de pluie s'infiltre et circule dans les diaclases (fractures) des massifs granitiques. Sous
l'action du gel et du dégel (haute altitude) la roche éclate et des pans entiers de roches se détachent
laissant en place des reliefs aux arrêtes anguleuses. C'est la cryofracturation.
89 Les glaciers, par pression et frottements sur les roches, les transforment en matériaux très fins :
la farine glaciaire (limons, poussières).
90 Les variations brutales de température en haute montagne et dans les déserts (jour/nuit)
peuvent entraîner la désagrégation d'une roche composée de minéraux n'ayant pas le même coefficient
de dilatation.
91 Les racines des végétaux agrandissent les fissures en se développant, contribuant à la
désagrégation des roches.
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b) L'altération chimique :
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A faible altitude, l'altération chimique est importante. Elle s'attaque à la structure des
minéraux. Dans un granite, les micas et les feldspaths sont transformés en argiles et particules solubles
selon la réaction d'hydrolyse suivante :
minéral d'origine + eau
minéral nouvellement formé + solution de lessivage
Le granite perd sa cohérence et se transforme en arène granitique (sable grossier). Il y a formation
d’écailles concentriques de granite altéré autour d’une boule de granite sain (altération en pelures
d’oignon). L’altération aboutit à un chaos granitique.
94 Dans un massif calcaire, l'eau chargée de dioxyde de carbone transforme les carbonates
insolubles en hydrogénocarbonates solubles.
Ca2+ + 2 HCO3-
CaCO3 + CO2 + H2O
Ainsi se forment les paysages calcaires karstiques (fissures, lapiés, gouffres).
3) Le transport des particules :
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Les eaux en mouvement transportent les produits de l'altération et de l'érosion, soit sous forme de
particules solides (graviers, sables), soit sous forme d'ions en solution. Les particules solides sont
transportées plus ou moins loin de leur lieu de formation, en fonction de leur taille et de la force du
courant, jusqu’en des lieux où ils sont déposés et sédimentés.
Ex. : L’analyse granulométrique permet de déterminer et d’observer les différents diamètres de
grains qui constituent un granulat. Pour cela, l’analyse consiste à séparer et à classer ces grains
selon leur diamètre à l’aide de tamis. Les grains ainsi isolés peuvent être pesés pour déterminer la
proportion de chacun dans le granulat. Le refus désigne la partie des grains retenue dans un
tamis. Le refus cumulé représente tous les grains bloqués jusqu’au tamis considéré (les grains du
tamis considéré plus les grains bloqués dans les tamis de mailles supérieures).
Les éléments dissous transportés dépendent de la nature des roches rencontrées.
Ex. : Dans les régions calcaires, on trouve surtout des ions Ca2+ et HCO3-.
Le vent et les glaciers participent également au transport des sédiments.
4) La sédimentation des particules :
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La sédimentation purement chimique est rare. Une évaporation intense en milieu salé permet la
formation d'évaporites (gypse CaSO4, 2 H2O ; hyalite Na Cl).
99 Le plus souvent, la sédimentation est d'origine biochimique. Les êtres vivants utilisent les
substances dissoutes dans l'eau (hydrogénocarbonate de calcium ou silice) pour fabriquer leur coquille
ou leur squelette.
CaCO3 + CO2 + H2O
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La grande majorité des matériaux détritiques prélevés sur les continents et transportés par les
fleuves se déposent dans les océans en particulier au niveau de la plateforme continentale mais ils
peuvent dévaler le talus en formant des courants de turbidité avant de s'accumuler à la base du talus.
Le grès est une roche détritique (roche sédimentaire composée d’au moins 50 % de débris issus de
l’érosion d’autres roches) issue de l’agrégation et de la cimentation (ou diagenèse) de grains de sable
(quartz, feldspath et micas noirs). Ces grains de sable peuvent être issus de l’altération d’un granite.
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Thème 2 Chapitre 5
Ca2+ + 2 HCO3-
5) Les phénomènes tectoniques :
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L'érosion et l'isostasie ne suffisent pas pour faire disparaître complètement une chaîne de
montagnes en seulement quelques dizaines de Ma. Dans les zones internes des chaînes de montagnes
récentes, on observe des failles normales dont certaines sont actives sismiquement. Les données GPS
indiquent une extension et un effondrement.
Lorsque les mouvements de convergence et la poussée d'Archimède ne sont plus suffisants pour
soutenir les reliefs, la croûte s'étire et s'amincit. En surface, plus froide et plus fragile, elle se casse. En
profondeur, ramollie par des phénomènes thermiques, elle s'amincit sans rupture.
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Conclusion :
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Une plaque continentale se fracture lors de la formation d'un océan. Cette lithosphère
océanique disparaît dans une zone de subduction, puis deux lithosphères continentales entrent en
collision, amenant à la formation d'une chaîne de montagnes. Cette chaîne est ensuite érodée et le
système revient à un état proche de la situation d'origine : un continent à faible relief.
Comme la lithosphère continentale est un bon isolant thermique à l'échelle de la Terre, ce nouveau
continent piège la chaleur issue de l'intérieur de la Terre. Ceci contribue à la fracturer et à ouvrir un
nouvel océan à l'emplacement de l'ancienne chaîne de montagnes. Ainsi la Terre évolue par de grands
cycles successifs d'ouverture puis de fermeture des océans (cycles des super-continents ou cycles de
Wilson) associés à la formation et la destruction de chaînes de montagnes.
Thème 2 Chapitre 5
Schéma-bilan
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