I/ Les marqueurs de la collision

Chapitre 2 : Convergence et la collision
La convergence rapproche 2 lithosphères. Après disparition de la lithosphère océanique par subduction,
elle peut conduire à l’affrontement de 2 lithosphères continentales. En effet, la croûte continentale a une
densité comprise entre 2,6 et 2,7 (inférieure à celle de la croûte océanique) et ne peut s’enfoncer dans les
péridotites du manteau (densité 3,4).
A la subduction succède une collision continentale, qui génère une chaîne de montagne caractéristique.
Problème : Quels sont les marqueurs géologiques d’une chaîne de collision ?
I/ Les marqueurs de la collision : des témoins d’un raccourcissement
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TP4 : Comment les Alpes se sont-elles formées ?
Le phénomène de subduction se bloque en présence de deux LC, mais la compression due à la
convergence se poursuit. Ceci entraîne un raccourcissement horizontal de la croûte continentale, mis en
évidence par des structures caractéristiques.
A) Des marqueurs tectoniques à l’échelle de l’affleurement
Le raccourcissement horizontal de la croûte continentale se traduit par des déformations parfois visibles à
l’échelle de l’affleurement :
- Dans les zones profondes, les roches se déforment de manière souple et forment des plis.
- Dans les zones plus superficielles, les roches ont un comportement plus cassant et se fracturent au
niveau de failles inverses (qui sont parfois d’anciennes failles normales).
Lorsque la compression se poursuit, le jeu des failles inverses peut entraîner des déplacements de terrains
sur plusieurs Km. Ces mouvements tectoniques peuvent conduire un ensemble de terrains à en recouvrir
un autre par l’intermédiaire d’un contact anormal (des terrains plus anciens reposant sur des terrains plus
jeunes). Ces mouvements tectoniques sont nommés chevauchement ou charriage (chevauchement de
grande amplitude sur plusieurs dizaines de km).
B) Les marqueurs structuraux
1) Des reliefs élevés
Les contraintes compressives affectent toute l’épaisseur de la croûte continentale. Celle-ci se rompt et se
découpe en écailles dont l’empilement est à l’origine d’un épaississement crustal. Ceci se manifeste en
surface par des reliefs élevés (jusqu’à 4798 m pour les Alpes).
2) Une racine crustale
La superposition de ces écailles crustales entraîne en profondeur une déformation du Moho mise en
évidence par les données sismiques. Le Moho s’enfonce jusqu’à 50 à 70 Km de profondeur sous la chaîne,
donnant naissance à une racine crustale (60 km pour les Alpes). Ces données sismiques révèlent
également des discontinuités au sein du Moho (fracturé par des failles inverses, témoins de l’écaillage de
la croûte).
II/ Les marqueurs de l’existence d’un ancien océan
Certains éléments retrouvés au cœur des Alpes attestent de l’ouverture et de l’expansion d’un océan alpin
séparant l’Afrique et l’Europe il y a 150 millions d’années (Jurassique).
A) Des marges passives fossiles
Dans les Alpes occidentales, à l’est de Grenoble, on peut observer des affleurements de socle fracturé
par une série de failles normales plus ou moins parallèles : les blocs basculés.
Ce sont des structures caractéristiques des marges passives continentales qui se forment lors de la
phase de rifting (ouverture d’un océan après fracturation de la croûte continentale). Ceci implique une
extension créant des mouvements de divergence (datation : Jurassique inférieur -190 millions d’années).
B) Les ophiolites, vestiges d’une lithosphère océanique
Dans la zone interne de l’arc alpin, à des altitudes dépassant 2000 m, les géologues ont retrouvé une série
de roches nommée série ophiolithique (aspect d’une peau de serpent) constituée de la succession
caractéristique de péridotites serpentinisées (altération minéralogique par l’eau de mer), de gabbros et de
basaltes en coussin dont l’âge se situe entre –150 et –80 millions d’années (Jurassique-Crétacé).
Les ophiolites sont des écailles de la lithosphère océanique de l’océan alpin ayant échappé à la
subduction (il y a 95 Ma à 65 Ma, au Crétacé supérieur) précédant la collision.
C) Des témoins d’une sédimentation marine
D’épaisses couches de sédiments marins datés du Jurassique au Crétacé inférieur (-160 Ma /-100 Ma)
témoignent de l’existence d’un océan alpin de 4 à 5 Km de profondeur,
- Sédiments de plateau continental (Ammonites)
- Sédiments de talus continental (Flyschs)
- Sédiments de plaine abyssale (Radiolaires)
A la surface des océans, les organismes planctoniques à test calcaire (foraminifères) sont plus
abondants que ceux à test siliceux (radiolaires). A forte profondeur, les tests carbonatés qui
sédimentent après la mort des organismes sont dissous à partir d’une certaine profondeur (4000m).
La sédimentation carbonatée sera absente. En dessous de cette limite, les sédiments déposés seront
essentiellement siliceux car les radiolaires sont moins sensibles à la dissolution dans l’eau de mer que
les organismes calcaires. Ils persistent ainsi dans les sédiments de grande profondeur : les
radiolarites sont donc caractéristiques d’une sédimentation de plaine abyssale.
III/ Les marqueurs d’une ancienne subduction
Les ophiolites du mont Viso présentent des métagabbros contenant du glaucophane, de la jadéite et du
grenat qui attestent de conditions d’un métamorphisme de haute pression et de basse température.
Mais le grenat présente aussi des auréoles de chlorite. Ces métagabbros témoignent donc de
l’enfoncement de la croûte océanique alpine à grande profondeur avant sa remontée à la surface (par des
mécanismes tectoniques complexes et discutés).
Ils sont donc les témoins d’une subduction antérieure à la collision.
IV/ L’évolution tardive d’une chaîne de montagne
Lorsque les forces de compression responsables de la surrection cessent, la chaîne « s’étale » sous son
propre poids. L’érosion crée un aplanissement de la chaîne ainsi qu’une remontée de la racine par
compensation de masse (isostasie, poussée d’Archimède).
Des roches de plus en plus profondes remontent à la surface avant d’être érodées à leur tour. Ce sont
essentiellement des granitoïdes.
Finalement, la chaîne érodée devient une pénéplaine (qui laisse affleurer des roches formées parfois à
plusieurs dizaines de km de profondeur, la racine ayant totalement disparu).