I/ Lithosphère, asthénosphère et mouvements verticaux

I/ Lithosphère, asthénosphère et mouvements verticaux.
En Scandinavie, on observe actuellement un soulèvement de la lithosphère qui fait suite à la fonte d’une
calotte glaciaire entre -15 000 et – 7000 ans. Cela atteste que la lithosphère peut être affectée de mouvements
verticaux, qui résultent de la rupture de l’équilibre entre lithosphère et asthénosphère.
Le modèle qui décrit l’équilibre entre lithosphère et asthénosphère est l’isostasie. Ce modèle fait appel à la
notion de surface de compensation : la pression exercée par le poids des roches situées au-dessus de cette
surface est la même en tout point de celle-ci. C’est donc la lithosphère rigide qui est en équilibre
isostatique sur l’asthénosphère moins rigide et plus déformable.
II/ Les caractéristiques de la croute continentale.
1) la nature et la densité des roches de la croute continentale.
Les roches continentales visibles en surface présentent une grande variété (roches magmatiques,
sédimentaires ou métamorphiques) mais elles ne représentent qu’une faible part de la croute continentale. Pour
l’essentiel, celle-ci est constituée de roches de types granite : roche magmatique plutonique (entièrement
cristallisée), de texture grenue, contenant surtout de feldspaths et du quartz (+/- micas, amphiboles). Par
comparaison, les roches océaniques sont formées principalement de plagioclases et pyroxènes.
Cette différence de composition minéralogique s’accompagne d’une différence de densité : une mesure
simple de masse volumique d’échantillons de granites et de basaltes permet de le confirmer. On peut estimer
que la densité moyenne de la croute continentale est de l’ordre de 2,7 alors que celle de la croute
océanique est plus proche de 3.
2) l’épaisseur de la croute continentale.
L’analyse des données sismiques enregistrées par des stations proches d’un foyer sismique permet
d’estimer l’épaisseur de la croute. On repère sur ces enregistrements des ondes P qui ont parcouru des
chemins différents mais à la même vitesse : les ondes « directes » et celles qui se sont réfléchies sur une
surface de discontinuité, le Moho, avant de « remonter » à la station.
En domaine continental, la profondeur du Moho se situe en général vers 30 km (valeur moyenne à
comparer aux 6 ou 7 km de profondeur de la croute océanique). Cependant, cette profondeur varie selon les
régions : elle peut atteindre 60 km environ sous les régions montagneuses.
Comme le modèle isostatique le prévoyait, l’excès de masse représenté par la chaîne de montagnes est
compensé en profondeur par une racine crustale moins dense que le manteau supérieur.
Reste à comprendre comment la croute continentale s’est épaissie dans ces régions montagneuses.
3) l’âge de la croute continentale.
On sait que la croute océanique est recyclée en permanence : la croute ancienne devenue trop dense va
s’enfoncer dans le manteau. Ainsi, on ne connait pas de croute océanique d’âge supérieur à 200 Ma.
En revanche, la croute continentale peut être très vieille : les roches connues le splus âgées (gneiss
d’Acasta au Canada) datent de 4,03 Ga.
Ces âges sont déterminés par radiochronologie. Cette méthode repose sur la connaissance de la
désintégration radioactive d’éléments contenus dans les roches. Ces isotopes radioactifs subissent une
décroissance exponentielle en fonction du temps : l’isotope radioactif père se transforme au cours du
temps en un élément fils non radioactif. Quelque soit la quantité d’élément père, il faut toujours le même
temps pour que cette quantité soit divisée par deux : c’est la demi-vie (ou période) de cet élément. La demi-vie
varie d’un élément radioactif à l’autre, mais reste toujours la même pour un élément donné. Ainsi, la
désintégration de ces éléments radioactifs au cours du temps constitue des géochronomètres naturels.
La méthode rubidium-strontium, éléments présents dans les roches de la croute continentale, permettent
de dater des roches vieilles de plusieurs milliards d’années. Pour l’utiliser, il faut mesurer par spectrométrie
de masse les rapports isotopiques 87Rb/86Sr et 87Sr/86Sr de plusieurs minéraux d’une même roche.
Cela permet de construire une droite isochrone dont la pente augmente avec l’âge de la roche (car les
minéraux qui contiennent le plus de 87Rb produisent au cours du temps d’autant plus de 87Sr).