Les zones en ouverture

1!
Tectonique des plaques!1
A. La Terre dans lʼUnivers !
B. La structure du globe et son exploration !
C. Tectonique des plaques !
D. Histoire de la Terre !
Introduction aux Sciences de la Terre!
Tectonique des plaques!2
Tectonique des plaques !
Introduction : Wegener et la dérive des continents
I. Identification et cinématique des grandes plaques lithosphériques
1. Les grandes plaques lithosphériques
2. Le paléomagnétisme et la cinématique des plaques
II. Les zones en ouverture
1. Le rifting
2. L’origine des basaltes océaniques
III. Les zones en convergence
1. La disparition de la lithosphère océanique
2. La collision continentale
Tectonique des plaques!3
Les zones de divergence - Rifts continentaux!
golfes de Suez et
Aqaba, mer rouge et
delta du Nil!
Tectonique des plaques!4
Les zones de divergence - Rifts continentaux!
Rift Est-Africain!
Tectonique des plaques!5
Les zones de divergence - Rifts continentaux!
Rift Est-Africain!
Tectonique des plaques!6
Les zones de divergence - Rifts continentaux!
Schéma structural du graben du Rhin!

2!
Tectonique des plaques!7
Fossé du Rhin#!
Caractéristiques#:!
- 300 km de long, 35 à 40 km de large,!
- crêtes à 1500 m dʼaltitude + 3000m de sédiments!
!!! ! effondrement de plus de 4 km!
!!- !volcanisme alcalin (riche en Na).!
Données géophysiques#:!
- affaissement actuel#: 0,2 à 0,7 mm/an,!
- région fortement sismique,!
- gradient géothermique anormalement élevé (70°C/km),!
!! -!très forte anomalie gravimétrique négative*!
! Les rifts continentaux représentent le premier stade de lʼouverture dʼun océan.!
* due à la présence de sédiments dans le graben (déficit de masse car les
sédiments sont moins denses que le socle)!
Tectonique des plaques!8
Structure et dynamique des rifts continentaux!
Etudes sismiques#:!
! zones en extension!
Failles normales conjuguées!
Horst!
Graben!
Tectonique des plaques!9
Structure et dynamique des rifts continentaux!
Basculement des blocs ! amincissement de la croûte!
Amincissement crustal!
! flux thermique!
Tectonique des plaques!10
Failles normales extension et basculement des blocs!
Basculement des blocs ! amincissement de la croûte!
Amincissement crustal!
! flux thermique!
!! ! = longueur finale = épaisseur initiale!
longueur initiale épaisseur finale!
graben du Rhin (d’après un profil sismique)
amincissement de la croûte inférieure
décalé par rapport à celui de la croûte supérieure!
11
Du rift continental à la
marge passive!
Tectonique des plaques!12
Gonflement thermique!
extension => !amincissement crustal localisé !
!! ! amincissement du manteau lithosphérique (large)!
!!
apport de chaleur vers la surface réchauffe toute la lithosphère!
roches (bons isolants thermiques) se réchauffent en ~ 30 Ma après le début
de lʼextension. !
=> conséquence!
!! réchauffement => roches se dilatent !
!! (environ 4% dans le manteau lithosphérique)!
!! mais sur quelques % de 60 km => 1 ou 2 km.!
gonflement thermique soulève lʼensemble de la zone entière, !
le Graben comme ses flancs. !
!!

3!
Tectonique des plaques!13
La subsidence thermique!
échange de chaleur : roches de lʼAsthénosphère qui sont remontées au
contact du manteau lithosphérique ont permis son réchauffement. !
=> les roches de lʼAsthénosphère ont augmenté leur viscosité et se sont
progressivement soudées à la base de la lithosphère!
Le brassage thermique se fait alors plus loin de la surface!
=> lithosphère se refroidit - donc se contracte (30 Ma)!
!!
=> rift est susceptible de se «#dégonfler#». !
subsidence thermique : affaissement des flancs et du centre du Graben. !
(p.e. Mer du Nord : rift actif jusquʼau Crétacé (100 Ma) puis refroidissement
=> sous 3000 m de sédiments tertiaire au fond de la Mer du Nord)!
Tectonique des plaques!14
marge passive!
" Le rift continental a formé de nombreuses failles normales puis des blocs
basculés.!
" Le gonflement thermique a relevé les flancs du rift qui sont partiellement
érodés.!
" Les produits de cette érosion comblent le graben de sédiments détritiques.!
" Pendant toute la phase de rifting la sédimentation reste très confinée.!
" Le basculement des blocs se poursuit, créant les espaces utilisés par la
sédimentation.!
" La lithosphère trop amincie se rompt et une première croûte océanique
apparaît.!
" La subsidence thermique se produit et affaisse les jeunes marges
passives.!
" Les apports sédimentaires post rift peuvent alors venir du continent qui
nʼest plus isolé par les épaulements du rift.!
Tectonique des plaques!15
Stades
évolutifs $
dʼune région
en extension!
Tectonique des plaques!16
Stade initial : lithosphère normale.!
Stade rift : ammincissement de la
lithosphére et bombement crustal
avec formation dʼun rift.!
Stade fissure crustale : mise a
lʼaffleurement du manteau et début
de la formation de croûte
océanique.!
Stade océanique : formation de croûte
océanique au niveau dʼune dorsale!
Stades évolutifs $
dʼune région en extension!
Tectonique des plaques!17
Tectonique des plaques!18
Lʼexpansion océanique!
7

4!
Tectonique des plaques!19!
Les failles transformantes et le tracé dʼune dorsale!
Après la mise en place dʼune croûte océanique :!
-!marges nouvelles appartiennent à deux plaques différentes!
- !les marges passives ne font que recevoir des sédiments !
dorsale élargit lʼocéan perpendiculairement à son tracé.!
mais le tracé de la dorsale nʼest pas rectiligne (-> lʼAtlantique)!
=> dorsale découpée en segments N-S, reliés par des failles E-W!
failles sismiquement actives que sur la portion qui joint les deux segments !
(croûtes océaniques nouvellement formées voyagent en sens inverse)!
failles transformantes permettent de transformer un mouvement!
unidirectionnel (ici E-W) en un tracé capricieux ....!
Tectonique des plaques!20
Lʼexpansion océanique!
Tectonique des plaques!21
Un fumeur noir de la dorsale Atlantique!
Tectonique des plaques!22
Origine des basaltes océaniques!
Dorsales!= !lieu principal de formation des roches magmatiques !
!! ! à la surface de la Terre!
Basaltes émis != !basaltes tholéiitiques!
!! = !MORB (Mid Ocean Ridge Basalts)!
Origine#! : !péridotites du manteau supérieur (LVZ#?)!
Fusion partielle dans le manteau!:"
Expériences:!
!Un échantillon de composition connue est chauffé à pression fixée!
!! on note la température de fusion!
Résultats#:!
!La fusion des roches est très progressive#:!
!! elle commence à une certaine température = solidus!
!! elle finit à une température supérieure = liquidus!
Tectonique des plaques!23
Péridotites!
manteau supérieur : riche en Si, Fe, Mg et Ca !
Péridotites : principalement constitués de quelques minéraux qui sont#:!
Olivine (Péridot) !# !Si O4 (Fe,Mg)2!
Ortho-pyroxène !# !Si2 O6 (Fe,Mg)2!
Diopside (Pyroxène) !# !Si2 O6 Ca Mg!
Tectonique des plaques!24
Exemple#: péridotite sèche!
Dans les conditions naturelles la fusion nʼest jamais totale!
! fusion partielle (30% max.)!
1000°!2000°!
! à P atmosphérique la péridotite commence va fondre à 1200°C,!
! lʼaugmentation de P augmente la température de fusion!
80 km
160 km

5!
Tectonique des plaques!25
Que ce passe-t-il dans le manteau sous la lithosphère océanique?!
! le géotherme océanique
normal ne recoupe jamais
le solidus sec!
! dans des conditions de T et
P normales le manteau est
solide!
-> "73"!
Tectonique des plaques!26
Conditions particulières pour quʼil y ait fusion partielle#:!
(1) Sous les dorsales, les
roches subissent une
décompression à T
constante.!
! vers 75 km de profondeur il
y a fusion partielle!
(2) Au niveau des points
chauds la température est
anormalement élevée!
(3) Dans les zones de
subduction, la péridotite
hydratée fond à plus faible
température.!
Tectonique des plaques!27
Structure de la lithosphère océanique!
Elle est connue grâce à!
•"lʼobservation directe par forage (2km),!
•"lʼétude des ophiolites.!
Ophiolites !
= lambeaux de lithosphère océanique !
incorporés dans certaine chaînes de montagne !
= association de plusieurs roches!
Quelle que soit la localisation des ophiolites#:!
- elles sont constituées des mêmes roches!
- ces roches sont disposées dans le même ordre!
Tectonique des plaques!28
Ophiolites !
ophiolites dʼOman!
Tectonique des plaques!29
Structure de la lithosphère océanique!
Tectonique des plaques!30
modèle ophiolitique!