Nous savons que les paysages évoluent sous l`action de l`eau

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Sciences de la Terre
Le domaine continental et sa dynamique
DEVENIR DES RELIEFS CONTINENTAUX
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Carte géologique de la
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France au 1/10 ème
http://acces.enslyon.fr/eduterreusages/terre/montagnes
/differences
Constats et acquis :
 Nous savons que les paysages évoluent sous l’action de l’eau
notamment.
 Les massifs montagneux ont des reliefs moins élevés que les plus
récents.
> Alpes et Pyrénées ont commencé à se former il y a 30 à 40 Ma.
> Massif armoricain date de la fin de l’ère primaire (-360 à -250 Ma).
 On y observe à l’affleurement des granites par exemples qui sont des
roches mises en place en profondeur.
 Les roches continentales à la surface du globe peuvent atteindre des
âges très importants.
Problèmes
Quels processus assurent la disparition des reliefs ?
Comment peut-on connaître l'âge absolu des roches et pourquoi
retrouve-t-on des roches d'âges très variés et parfois très anciens sur la
croûte continentale, contrairement à la croûte océanique?
I. EROSION ET ALTERATION DES ROCHES
Erosion : Ensemble des phénomènes qui altèrent, enlèvent les débris et particules
issus de l’altération et modifient le relief.
Altération : modification chimique et physique d’une roche sous l’action d’un agent
naturel de surface comme l’eau.
I.1. Altération physique
Un certain nombre d’agents sont responsables de la désagrégation mécanique des
roches et donc d’une modification du relief. Les principaux agents sont le gel, la
glace, les variations de température et les végétaux.
 Gel/dégel : en gelant l’eau augment de volume d’environ 10%. Quand l’eau
infiltrée dans les fissures gèle, elle provoque l’éclatement de la roche.
 Pression et frottement exercés sur les roches par le déplacement des
glaciers peuvent les transformer en matériaux très fins (farine glaciaire).
 Variations brutales de température peuvent entrainer désagrégation de la
roche surtout si celle-ci est composée de minéraux n’ayant pas le même
coefficient de dilatation. Phénomène important en haute montagne et
déserts.
 Racines des végétaux : en se développant, elles agrandissent les fissures.
I.2. Altération chimique
La principale réaction chimique responsable d’une altération est l’hydrolyse, c'està-dire la destruction des minéraux par l’eau.
Dans le cas d’un granite, on constate des auréoles d’altération autours des micas et
feldspaths. Ces minéraux silicatés ont une charpente formée par des molécules de
SiO4 entre lesquels se trouvent différents cations (K+, Na+…). Sous l’action de l’eau,
ces cations vont être mis en solution. Ainsi la structure du minéral est modifiée avec
formation de nouveaux minéraux et lessivage de certains ions.
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>> Ainsi grâce à l’érosion, les parties superficielles des reliefs tendent à disparaitre.
Altération et érosion contribuent à l’effacement des reliefs.
I.3. transport et dépôts des produits de l’altération
Les produits issus du démantèlement sont des éléments solides (sédiments) ou
solubles (ions dissous). Ils sont transportés par les eaux de ruissellement dans des
bassins sédimentaires continentaux ou océaniques associés aux chaines de
montagnes. Après dépôts et consolidation, ces éléments deviendront des roches
sédimentaires.
Ce processus impliqués dans la disparition des reliefs débutent dès la formation de
la chaine.
La vitesse d’érosion d’une chaine de montagnes récente est de l’ordre de quelques
dixièmes de millimètres par an.
II. INTERVENTION DE PHENOMENES TECTONIQUES
II.1. des réajustements isostatiques
Dans les massifs anciens affleurent des granites âgés de plus de 300 Ma qui se sont
formés à des profondeurs allant de 10 à 15 Km.
Cette mise à l’affleurement de roches formées en profondeur n’est pas le seul fait
de l’érosion. L’allègement des masses rocheuses en surface dû à l’érosion entraine
une remontée de la croûte continentale profonde pour rétablir l’équilibre
isostatique.
On estime que pour 100m d’érosion, il y a une remontée de la chaine de 80m.
Ceci permet de comprendre pourquoi une chaine de montagne reste « jeune » très
longtemps : la baisse d’altitude engendrée par l’érosion est en grande partie
compensée par la remontée isostatique.
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II.2. Un effondrement gravitaire de la chaine de montagnes
Les chaines de montagnes se forment par épaississement crustal, suite à la collision
continentale, avec une compression important des terrains. Paradoxalement, une
extension est constatée au cœur de certaines chaines récentes. Ainsi dans la zone
axiale des Alpes, on observe des failles normales récentes qui traduisent une
extension des terrains.
L’évolution d’une chaine de montagne est contrôlée par le rapport entre les forces
de volumes (poids des roches et poussées d’Archimède) et les forces aux limites
(liées à la convergence des plaques.
Ainsi :
1. Sous l’effet des forces aux limites, la croûte s’épaissit et le relief et se met
en place. La croûte épaisse et légère est en équilibre sur le manteau, plus
dense.
2. L’érosion perturbe cet équilibre en enlevant de la matière et entraine un
soulèvement par réajustement isostatique.
3. Lorsque le convergence diminue ou cesse, l’intensité des forces de volume
devient supérieure à celle des forces aux limites et toute la chaine de
montagne s’effondre.
Au final, l’ensemble des mécanismes cités favorise l’aplanissement final de la
chaine.
III. LE RECYCLAGE DE LA LITHOSPHERE CONTINENTALE
On entend par recyclage l’ensemble des processus
qui conduisent à la transformation des matériaux
de la lithosphère ou à leur incorporation dans le
manteau asthénosphérique.
La lithosphère continentale est recyclée dans les
zones de subduction et dans les zones de collision
lors de la formation des chaines de montagnes :
 Ainsi au cours des différents cycles
orogéniques, la lithosphère continentale est
transformée par des processus tectoniques,
sédimentaires, magmatiques et métamorphiques.
 Dans les zones de subduction : seule une
petite portion de la lithosphère continentale
disparait dans le manteau sous-jacent (1.33% en
200Ma). Au contraire, la quasi-totalité de la
lithosphère océanique y est recyclée.
Cela explique pourquoi seule la lithosphère
continentale a pu conserver les roches les plus
anciennes de la Terre.
Cycle orogénique : ensemble des processus
présidant à la formation puis à la disparition des
chaines de montagnes : ce cycle commence à la
phase de rifting/océanisation et se termine lors de
la pénéplénation de la chaine de montagne.
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IV. DATATION ABSOLUE DES ROCHES
Il existe plusieurs méthodes de datations des roches :
 Datation relative : permet d’ordonner des structures les unes par rapport
aux autres. A est avant B mais après C. ces méthodes peuvent parfois avoir
une haute résolution temporelle mais elles ne nous permettent pas d’avoir
accès directement à son âge ni à sa durée.
 Datation absolue : permet de donner un âge absolu. Ces méthodes
reposent sur la décroissance radioactive d’isotopes de certains éléments
chimiques.
La radiochronologie permet de dater la croûte continentale. Il existe plusieurs
isotopes qui peuvent être utilisées. On étudiera ici le couple Rb/Sr.
(Rubidium/Strontium).
> Principe expliqué dans le livre p148 ou bilan p156.
Ces techniques ont permet d’évaluer les âges de la croûte continentale en divers
endroit du globe. Les roches les plus vieilles sont datées de plus de 4 Ga. Les roches
océaniques n’excèdent pas 200 Ma.
Dynamique de la tectonique des plaques
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Ressources
On appelle cycle orogénique ou cycle tectonique la succession des événements
correspondant à la formation puis à la destruction d'une chaîne de montagnes. Un tel
cycle comprend en général trois phases :

sédimentation dans un bassin sédimentaire autrefois appelé « géosynclinal », qui
correspond souvent à une marge continentale ;

orogenèse, c'est-à-dire plissement des sédiments accumulés dans le bassin
sédimentaire et surrectiond'une chaîne de montagnes ;

pénéplanation de la chaîne montagneuse.
Il convient de remarquer que le début de chaque cycle est ainsi marqué, à la base des
strates qui lui correspondent, par une discordance majeure sur les strates affectées par
le cycle précédent.
En Europe on a réussi à distinguer quatre cycles orogéniques majeurs :

le cycle cadomien, datant du Précambrien ;

le cycle calédonien, s'étendant du début du Cambrien au début du Dévonien ;

le cycle hercynien, (ou varisque), s'étendant du Dévonien à la fin du Permien ;

le cycle alpin, s'étendant du début du début du Trias au Quaternaire.
Chacun de ces cycles est marqué par un certain nombre de phases tectoniques.
Il est clair qu'il existe un rapport étroit entre ces cycles tectoniques et le régime de
la tectonique des plaques même si beaucoup de points restent encore à clarifier. On
estime aujourd'hui qu'un cycle correspond en gros à l'ouverture suivie de la fermeture
d'un domaine océanique
http://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_orog%C3%A9nique
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