Les zones en ouverture
publicité
Introduction aux Sciences de la Terre! A. La Terre dans lʼUnivers Tectonique des plaques ! Introduction : Wegener et la dérive des continents ! I. Identification et cinématique des grandes plaques lithosphériques B. La structure du globe et son exploration ! C. Tectonique des plaques 1. Les grandes plaques lithosphériques 2. Le paléomagnétisme et la cinématique des plaques ! D. Histoire de la Terre ! 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 1 Tectonique des plaques! Les zones de divergence - Rifts continentaux! Les zones de divergence - golfes de Suez et Aqaba, mer rouge et delta du Nil! Tectonique des plaques! Les zones de divergence - Tectonique des plaques! 3 Rifts continentaux! Rifts continentaux! Rift Est-Africain! Tectonique des plaques! Les zones de divergence - Rift Est-Africain! 2 4 Rifts continentaux! Schéma structural du graben du Rhin! Tectonique des plaques! 5 Tectonique des plaques! 6 1! Fossé du Rhin ! Structure et dynamique des rifts continentaux! 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).! Etudes sismiques :! ! zones en extension! Horst! Graben! 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.! Failles normales conjuguées! * due à la présence de sédiments dans le graben (déficit de masse car les sédiments sont moins denses que le socle)! Tectonique des plaques! 7 Tectonique des plaques! Structure et dynamique des rifts continentaux! 8 Failles normales extension et basculement des blocs! Basculement des blocs ! amincissement de la croûte! Basculement des blocs ! amincissement de la croûte! ! ! ! = longueur finale longueur initiale = épaisseur initiale! épaisseur finale! graben du Rhin (d’après un profil sismique) Amincissement crustal! amincissement de la croûte inférieure ! flux thermique! décalé par rapport à celui de la croûte supérieure! Amincissement crustal! ! flux thermique! Tectonique des plaques! 9 Tectonique des plaques! 10 Gonflement thermique! Du rift continental à la marge passive! 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. ! !! 11 Tectonique des plaques! 12 2! La subsidence thermique! marge passive! échange de chaleur : roches de lʼAsthénosphère qui sont remontées au contact du manteau lithosphérique ont permis son réchauffement. ! " Le rift continental a formé de nombreuses failles normales puis des blocs basculés.! => les roches de lʼAsthénosphère ont augmenté leur viscosité et se sont progressivement soudées à la base de la lithosphère! " Le gonflement thermique a relevé les flancs du rift qui sont partiellement érodés.! " Les produits de cette érosion comblent le graben de sédiments détritiques.! 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 ». ! " 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.! subsidence thermique : affaissement des flancs et du centre du Graben. ! " La subsidence thermique se produit et affaisse les jeunes marges passives.! (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! " Les apports sédimentaires post rift peuvent alors venir du continent qui nʼest plus isolé par les épaulements du rift.! 13 Tectonique des plaques! 14 Stades évolutifs dʼune région en extension! Stades évolutifs dʼune région en extension! 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! Tectonique des plaques! 15 Tectonique des plaques! 16 Lʼexpansion océanique! Tectonique des plaques! 17 7 Tectonique des plaques! 18 3! Les failles transformantes et le tracé dʼune dorsale! Lʼexpansion océanique! 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! 19! Un fumeur noir de la dorsale Atlantique! Tectonique des plaques! 20 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! 21 Péridotites! Tectonique des plaques! 22 Exemple : péridotite sèche! 1000°! 2000°! manteau supérieur : riche en Si, Fe, Mg et Ca ! Péridotites : principalement constitués de quelques minéraux qui sont :! Olivine (Péridot) ! Ortho-pyroxène ! Diopside (Pyroxène) ! # ! # ! # ! Si O4 (Fe,Mg)2! Si2 O6 (Fe,Mg)2! Si2 O6 Ca Mg! 80 km 160 km ! à P atmosphérique la péridotite commence va fondre à 1200°C,! ! lʼaugmentation de P augmente la température de fusion! Dans les conditions naturelles la fusion nʼest jamais totale! ! fusion partielle (30% max.)! Tectonique des plaques! 23 Tectonique des plaques! 24 4! Que ce passe-t-il dans le manteau sous la lithosphère océanique?! 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! ! le géotherme océanique normal ne recoupe jamais le solidus sec! ! dans des conditions de T et P normales le manteau est solide! (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.! -> "73"! Tectonique des plaques! 25 Tectonique des plaques! 26 Tectonique des plaques! 28 Tectonique des plaques! 30 Ophiolites ! 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! ophiolites dʼOman! Tectonique des plaques! 27 Structure de la lithosphère océanique! Tectonique des plaques! modèle ophiolitique! 29 5! modèle ophiolitique! modèle ophiolitique! dolerites Tectonique des plaques! 31 modèle ophiolitique! Tectonique des plaques! 32 Tectonique des plaques! 34 modèle ophiolitique! Tectonique des plaques! 33 modèle ophiolitique! modèle ophiolitique! Moho! Moho! Tectonique des plaques! 35 Moho pétrologique! entre gabbros et péridotites (dunites)! Tectonique des plaques! 36 6! modèle ophiolitique : dimensions! Structure de la lithosphère océanique! Tectonique des plaques! 37 Tectonique des plaques! 39 Tectonique des plaques! 38 7!
