Chapitre 2 : - Convergence et collision continentale - 1°)

Date :
Chapitre 2 :
Thème 5 ; Cours
- Convergence et collision continentale -
Le processus de subduction étudié dans le chapitre précédent conduit progressivement à la disparition d'un
plancher océanique. Les continents qui bordent cet océan peuvent alors entrer en collision, ce qui provoque la
surrection d'une chaîne de montagnes. Les Alpes franco- italiennes, massif le plus élevé d'Europe, ont une telle
origine.
Peut-on retrouver dans cette chaîne des traces de son évolution passée?
1°)- Des traces de l'ouverture et de l'expansion de l'océan alpin :
Voir schéma « Histroire des Alpes » du T.P.
questions 4 page 351 et 1,2 et 3 page 353.
1-1 - Des témoins de marges passives: Schémas 1 et 2
Des failles normales sont caractéristiques de contraintes tectoniques en distension (Jurassique).
Leur orientation générale est sud-ouest/nord-est, ce qui indique qu'à cette époque, à - 190 Ma environ, toute la
zone alpine, alors constituée par un continent aplani par l'érosion, a été soumise à une distension crustale très
importante dans le sens nord-ouest/sud-est. La croûte continentale, en s'étirant, s'est alors peu à peu amincie
pour finalement se fracturer et donner naissance à un rift continental semblable à celui que l'on peut
aujourd'hui observer en Afrique de l'Est par exemple. Très tôt, ce rift va être envahi par la mer, bien avant la
formation d'un véritable domaine océanique.
Des séries sédimentaires associées aux blocs basculés peuvent parfois atteindre plusieurs centaines de mètres.
1-2- Les ophiolites, vestiges de l'océan alpin : Schéma 3
Dans la zone interne de l'arc alpin, les géologues ont décrit des roches à l'aspect de « peau de serpent »
auxquelles ils ont donné le nom d'ophiolites (ophis = serpent). Elles sont constituées par la succession de trois
types de formations : des basaltes à l'aspect en coussins très caractéristique, des gabbros, roches grenues
présentant de gros cristaux de pyroxènes et de plagioclases et des péridotites très sombres avec des reflets
verts qui leur donnent un aspect particulier à l'origine de leur nom : serpentinites. L'âge de ces ophiolites
alpines est variable et se situe entre - 150 et - 80 millions d'années.
Cette association de roches est très inhabituelle au sein d'une croûte continentale car elle constitue la nature
même de la lithosphère océanique! Ces roches sont donc les vestiges de l'ancien plancher de l'océan alpin. Leur
présence dans les Alpes à plusieurs milliers de mètres d'altitude s'explique par leur charriage sur le continent
lors de la collision continentale : c'est le phénomène d'obduction.
2°)- Des traces de la fermeture de océan alpin : Voir dernier TP
2-1 - Les témoins de la subduction :Schéma 4
Des roches contiennent des témoins minéralogiques de conditions de haute pression et de basse température
qui, sur Terre, ne sont réunies que dans les zones de subduction. On trouve la confirmation de celle-ci, en Italie,
dans le Mont Viso où des roches, toujours de même composition chimique, sont éclogitisées : des grenats y
apparaissent associés à un pyroxène vert, la jadéite. Cette association minéralogique est caractéristique du
métamorphisme subi par une plaque plongeant profondément dans une zone de subduction. Toutes ces
formations sont donc révélatrices de la fermeture de l'océan alpin; elles ont pu être datées entre - 70 Ma et 50 Ma. Elles se sont formées durant cette période et ce n'est que plus tard que, à la faveur de mouvements
tectoniques et de l'érosion, elles ont été amenées en surface.
2-2- La répartition des roches métamorphiques
L'établissement précis de la répartition géographique des roches métamorphisées a permis de mettre en
évidence une zonation très nette du métamorphisme dans les Alpes. D'ouest en est, on assiste en effet à un
passage progressif de roches du type schistes verts à des schistes bleus puis à des éclogites : l'intensité du
métamorphisme est donc croissante d'ouest en est, ce qui signifie que les roches ont été portées à des
températures et des pressions de plus en plus importantes. C'est donc dans cette direction que s'est effectuée
la subduction qui a provoqué la disparition de l'océan alpin : la plaque alpine a plongé sous une plaque orientale, la
plaque adriatique.
3°)- La collision continentale et la formation des reliefs : Voir
3-1- Les conséquences en surface de la collision
Après la disparition de l'océan alpin, la convergence des plaques s'est maintenue. Une partie de la croûte
continentale a bien commencé à disparaître dans le manteau mais, comme les deux plaques qui bordaient l'océan
alpin ont toutes deux la même densité, le phénomène de subduction s'est bloqué provoquant la collision des deux
lithosphères continentales. La compression tectonique se poursuivant, la lithosphère a été contrainte de
s'adapter :
- dans les zones profondes où la température était importante, les roches se sont déformées de manière souple
et se sont plissées (on dit qu'elles ont eu un comportement plastique) ;
- dans les zones plus superficielles et donc plus froides, les roches ont eu un comportement plus cassant et se
sont fracturées au niveau de failles inverses (le compartiment supérieur à la faille chevauchant le compartiment
inférieur, ces failles traduisent ainsi un raccourcissement global de la croûte).
Au cours du temps, la collision se poursuivant, ce phénomène s'est accentué. On trouve ainsi, dans la plupart des
massifs des contacts anormaux dans les séries sédimentaires : les roches n'y sont plus en position normale. Par
exemple, des roches plus anciennes recouvrent des terrains plus jeunes et leur contact est marqué par des
roches très déformées. Ces contacts anormaux s'interprètent par des mouvements de grande ampleur amenant
en superposition des roches initialement éloignées. Sous l'effet de la convergence, les roches se fracturent et
glissent sur des couches plus plastiques (dans les Alpes, il s'agit le plus souvent du gypse du Trias) ; elles
peuvent ainsi se déplacer sur plusieurs kilomètres et venir recouvrir d'autres séries sédimentaires. On qualifie
de nappes de charriage ces formations géologiques « voyageuses ».
3-2- Les conséquences en profondeur de la collision
En provoquant des explosions ou des vibrations mécaniques en surface, et en étudiant la propagation des ondes
sismiques induites, les géologues peuvent avoir accès à la structure profonde de la chaîne alpine. Ces études
montrent que, sous la chaîne de montagnes, la profondeur du Moho peut atteindre plus de 50 km (contre 30 km
dans une zone de bassin sédimentaire) : on qualifie cette croûte continentale beaucoup plus épaisse
de « racine crustale ». De plus, les profils
sismiques montrent que les
chevauchements visibles en surface se
retrouvent en profondeur. D'immenses
nappes de roches sont ainsi empilées les
unes sur les autres et forment un prisme
de collision qui augmente l'épaisseur de la
croûte; celle-ci s'enfonce donc dans le
manteau.
En surface comme en profondeur, la
réponse de la lithosphère à la convergence
qui pousse deux plaques à s'affronter est
donc la même : elle se raccourcit et
s'épaissit. Elle « absorbe » ainsi les
énormes contraintes compressives. Les
reliefs créés en sont la conséquence : ce
mécanisme est qualifié d'orogenèse.
3-3- L'évolution tardive de la chaîne
Dès leur formation, les reliefs sont soumis à une altération et une érosion intense. Les produits de cette érosion
sont repris par les glaciers et les eaux de ruissellement qui les entraînent vers les vallées. Ce déblaiement
aboutit en quelques dizaines de millions d'années à la destruction des reliefs.
La croûte continentale flottant sur l'asthénosphère, l'allègement considérable de toute la région entraîne une
remontée progressive de la racine : c'est ainsi que des roches formées en profondeur sont ramenées vers la
surface. Parmi elles, des roches magmatiques plutoniques (granites) témoignent qu'à l'intérieur de la racine, des
phénomènes de fusion partielle de la croûte sont intervenus.
Les reliefs spectaculaires de la chaîne ont ainsi une origine complexe : empilement des nappes de charriage sous
l'effet des contraintes compressives, érosion qui dissèque les reliefs, remontée de la croûte suite au
déblaiement des matériaux érodés.