Convergence et collision continentale
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(1 semaine) Convergence et collision continentale Introduction : Les Alpes sont formées de roches très différentes les unes des autres. Quels phénomènes géologiques ont permis de regrouper des roches si différentes dans une même zone géographique ? 1 Les témoins d'une marge passive et d'un océan. TP : Des indices permettent de reconstituer l'Histoire des Alpes. 1.1 Des indices tectoniques. A l'ouest des Alpes, des failles sont orientées Nord-Est Sud-Ouest. Ce sont des failles normales qui traduisent une extension datant de - 190 Ma (Document 1 page 244) à l'origine d'une marge passive. 1.2 Des indices sédimentaires. Dans les alpes, des séries sédimentaires peuvent atteindre des centaines de mètres alors que dans d'autres endroits elles ne font que quelques mètres (Document 2 page 245). La seule explication possible est que la sédimentation se soit faite pendant le basculement des blocs lors de la formation d'un rift (sédimentation synrift). Ces structures actuelles. sont similaires aux marges continentales passives Elles témoignent donc de l'étirement et de l'amincissement d'un continent ayant abouti à sa rupture et à l'ouverture d'un océan. On rencontre dans les Alpes des radiolarites qui indiquent la présence d'un océan ancien très profond (Document 2 page 243) daté de - 160 Ma. En effet, ces roches sédimentaires proviennent de l'accumulation de tests siliceux de petits organismes : les radiolaires dans des milieux calmes et profonds. L'absence de calcaire montre qu'ils se sont déposés à plus de 4000 mètres de profondeur. Remarque : le carbonate de calcium est complètement dissout au delà de 4000 mètres de profondeur. Cette limite est appelée C.C.D. (Carbonate Compensation Depth). 1.3 Des vestiges d'un plancher océanique. Dans le massif du Chenailler, on retrouve les indices d'une ancienne lithosphère océanique (Pages 240 et 241) : des basaltes à l'aspect de coussins qui ressemblent fortement aux basaltes des dorsales océaniques actuelles, – des métagabbros contenant de l'hornblende ou de la chlorite et de l'actinote (ce sont des gabbros qui ont subi un métamorphisme hydrothermal), – de la serpentinite (elle provient de l'hydratation de l'olivine et du pyroxènes du manteau lithosphérique). – Ces minéraux appartiennent au faciès « schistes verts » et témoignent d'un métamorphisme hydrothermal lié à l'expansion océanique. Ces trois roches sont des ophiolites. Elles sont dans ce cas les témoins d'une lithosphère océanique qui n'est jamais entrée en subduction (les minéraux constitutifs de ces roches n'ont pas subi de métamorphisme haute pression). Cette formation datée à - 150 Ma donne une estimation de l'âge de l'océan. 1 2 Les témoins d'une subduction anté-collision. 2.1 Les minéraux des roches : témoins d'une subduction. A l'est du Chenaillet, dans le Massif de Queyras, des roches contiennent de la glaucophane (Document 1a page 246). Elles appartiennent donc au faciès « schistes bleus ». Elles témoignent d'une augmentation de la pression (25 km) et d'une déshydratation qui a eu lieu dans une zone de subduction. Si on se déplace encore vers l'est, dans le Massif du Mont Viso, les roches contiennent des grenats et de la jadéite (Document 1b page 246), ce sont donc des « éclogites » qui se sont formées à la suite à une forte déshydratation liée à une augmentation de la pression (50 km) et de la température dans une zone de subduction. Ces roches étant visibles en surface, elles seraient donc remontées à la surface après avoir subi une subduction. Ces métagabbros qui datent de - 60 Ma nous renseigne sur la période de subduction dans les alpes. 2.2 Une zonation du métamorphisme. Le métamorphisme haute pression est croissant d'Ouest en Est, il traduit le sens de la subduction. La plaque « française » aurait donc plongé sous la plaque « italienne » (Document 2 page 247). 2.3 Une partie de la croûte continentale aurait entamé une subduction. Des roches de la partie interne de l'arc alpin contiennent de la coésite (Document 1c page 246) . Ce minéral est un quartz qui a subi une très forte pression (80 km). Cela indique que la croûte continentale aurait donc subi une subduction. Les roches contenant la coésites datent de -50 à -40 Ma. Elles marquent la transition subduction / collision. 3 Les témoins d'une collision continentale. 3.1 Le raccourcissement crustal. Plusieurs phénomènes sont impliqués ( Document 10) : Des déformations cassantes, les failles inverses (des roches plus anciennes chevauchent des roches plus récentes) sont d'anciennes failles normales qui ont rejoué en failles inverses lors de la collision (Document 2 page 248). – Des déformations souples, les plis (Document 1 page 248). – Des chevauchements et des charriages traduisant des contacts anormaux dans les séries sédimentaires : Document 10 : Plis, faille inverse, chevauchement. des terrains plus anciens ont été déplacés, parfois sur plusieurs dizaines de kilomètres, et viennent recouvrir des séries sédimentaires plus récentes (Document 3 page 249). – 3.2 L'épaississement crustal. crustal : conséquence du raccourcissement Les conséquences de l'épaississement crustal sont (Document 1 page 250) : – Des reliefs positifs en surface. Des écailles crustales qui s'empilent les unes sur les autres et donnent naissance aux reliefs positifs élevés (4808 mètres pour le Mont Blanc). – Des reliefs négatifs en profondeur. Au niveau des Alpes, le Moho (limite croûte / manteau) est beaucoup plus profond que d'habitude, il peut atteindre 50 km au lieu de 30 km. Il correspond à un épaississement de la croûte en profondeur appelé racine crustale. 2 4 Naissance et disparition d'une chaîne de montagnes. 4.1 De l'océan alpin à la chaîne alpine. Document 11 : De l'océan alpin à la chaîne alpine. - 190 Ma Les blocs basculés témoignent de la fracturation de la partie supérieure de la croûte continentale lors de l'ouverture d'un rift continental par amincissement d'une lithosphère continentale en raison des forces d'extension. - 150 Ma L'accrétion océanique correspond à la rupture totale de la croûte continentale en deux continents (Europe et Afrique), qui vont s'écarter l'un de l'autre en raison de l'expansion océanique. - 60 Ma - 50 Ma à - 40 Ma L'histoire de la chaîne alpine débute vraiment par l'arrêt de l'expansion de l'océan alpin et par la subduction de sa lithosphère océanique qui accompagne sa fermeture. Une fois l'océan alpin résorbé, les lithosphères continentales sont entrées en collision et ont petit à petit donné naissance aux reliefs des Alpes. Bilan : des mouvements d'extension ont provoqué l'ouverture puis la formation de l'océan alpin. Puis les mouvements de raccourcissement ont conduit progressivement à la disparition de la lithosphère océanique de l'océan alpin (subduction). Lorsque cette disparition fut totale, les deux masses continentales qui bordaient cet océan sont entrées en collision et ont formé une chaîne de montagnes : les Alpes. 4.2 Évolution d'une chaîne de montagnes. Après la collision, lorsque les forces de compression cessent, la chaîne de montagnes est soumise à une évolution tardive : étalement par extension et érosion de la chaîne, qui conduisent à sa pénéplanation. Le relief positif s'érode et parallèlement le relief négatif à tendance à remonter. Des roches formées en profondeur comme les éclogites se retrouvent en surface. 5 Conclusion. Dans les Alpes franco-italiennes affleurent des témoins de marges passives (sédiments, blocs basculés), ainsi que des témoins d'une croûte océanique non subduite (ophiolites). Il existe aussi des roches qui contiennent des témoins minéralogiques des conditions de pression et température d’une subduction. Il s’agit d’éléments d’une ancienne lithosphère océanique subduite et ramenée en surface (ophiolites). De plus, les marges passives sont déformées et témoignent de la collision continentale. La convergence est ici absorbée par la déformation des marges qui se raccourcissent et s’épaississent, conduisant à la formation d’une chaîne de montagnes. Les conséquences les plus visibles du raccourcissement et de l’épaississement de la croûte continentale sont : - une topographie particulière (des reliefs élevés associés à une racine crustale), - des plis, des failles et des charriages. La collision résulte de la convergence de deux lithosphères continentales. Elle fait suite en général à une subduction et conduit à la formation d’une chaîne de montagnes. 3
