Problème : quelles sont les caractéristiques de la croûte continentale, comment se metelle en place ? Chapitre 1 La caractérisation du domaine continental : lithosphère continentale, reliefs et épaisseur crustale … III Les caractéristiques d’une chaîne de montagnes Activité 5 p. 132 1. Les roches métamorphiques présentent parfois : - une orientation (ou réorientation) des minéraux qui lui donne une nouvelle structure : la foliation (gneiss), modifie la structure. - des transformations minéralogiques à l’état solide (disthène en sillimanite), transformation chimique incomplète (puisque l’on trouve les deux minéraux). Une roche métamorphique est donc une roche transformée, à l’état solide, sans modification de sa composition chimique globale sous l’effet de variations de température et de pression. 2. et 3. L’évolution d’un minéral lors du métamorphisme se fait à partir de sa périphérie. La sillimanite s’est donc formée après le disthène. Domaine de stabilité de différents minéraux. Disthène et sillimanite sont deux minéraux partageant une même formule : Al2SiO5. Chaque minéral étant caractéristique d’un domaine de pression et de température. Dans le cas de cette roche contenant du disthène, ce minéral a évolué vers la sillimanite par augmentation de température. 4. Dans les chaînes de montagnes, on peut observer des affleurements de granites présentant des contacts diffus avec les roches métamorphiques avoisinantes. S’il s’agit de granite, il s’agit de roches magmatiques donc de roches issues d’un magma, il y a donc eu fusion des roches préexistantes. Sachant que le métamorphisme est un domaine encadré par les très basses températures (domaine non réalisé dans la nature), le domaine de la diagenèse (où les 1 sédiments se transforment en roche, avec départ d'eau) et le domaine de haute température qui permet l'apparition d'un magma domaine dit d'anatexie. Pour obtenir ces granites, les conditions thermodynamiques ont dépassé les limites du métamorphisme par une augmentation de température et/ou de pression afin d’atteindre les conditions nécessaires pour une fusion partielle des roches préexistantes. Domaines de transformation des minéraux en fonction de la pression et de la température. 5. Les conditions thermodynamiques qui ont permis la mise en place des granites d’anatexie s’expliquent par : – une augmentation de pression due à l’enfouissement tectonique dans les chaînes de montagnes ; – une augmentation de la température liée à l’enfouissement, en effet la température augmente avec la profondeur. Activité 6 p. 134 Aides à la résolution de la tâche complexe : Vous devez étudier deux caractéristiques : • Démontrez que la chaîne himalayenne est une chaîne de collision étude de sa structure. • Montrez que les roches présentées sont des roches issues d'une collision, roches métamorphiques et granites d'anatexie. 1. Recherchez les indices d’un raccourcissement : plis, failles, épaississement de la croûte continentale. 2. Montrez que les roches présentées dans ces documents sont des roches métamorphiques. 3. Vous devez déterminer les conditions de formations de ces roches en vous aidant des domaines de stabilité des minéraux. En effet pour retrouver les conditions dans lesquelles une roche métamorphique a pu se former, il faut rechercher des minéraux repères qui n'ont pu cristalliser que dans des conditions P-T très particulières. Rechercher également si ces roches ne possèdent pas de déformations caractéristiques. Conclure sur le fait que ces roches sont le produit d’une histoire complexe (augmentation de pression et de température) phénomènes que l’on rencontre dans des zones tectoniquement actives comme les chaînes de montagnes. 2 La coupe montre que l'Himalaya s'est développé à la suite de déformations de la lithosphère indienne et plus particulièrement de sa croûte. L'épaisseur de la croûte indienne dans une région peu déformée est de 40 km environ, alors que plus au nord au cœur de la chaîne cette épaisseur peut atteindre les 70 km. L'épaississement de la croûte continentale est une caractéristique des chaînes de collision. On constate que cet épaississement est dû à des empilements d'écailles qui se sont superposées le long de grandes failles inclinées vers le nord : les plus importantes de ces failles entraînent des chevauchements. Ces chevauchements superposent des portions de croûte indienne situées au nord à d'autres, situées plus au sud produisant un raccourcissement et un épaississement caractéristique d'une chaîne de collision. Dans ce contexte géologique, certaines roches vont rencontrer de nouvelles conditions de pression et de température, elles vont se transformer en roches métamorphiques. Dans certaines zones les conditions étaient si importantes qu’elles ont conduit à la fusion partielle des roches et à la formation d’un magma granitique à l’origine des granites qui se sont mis en place au niveau du FNH (Faille Normale Himalayenne). Un scénario possible pour la formation de ces roches : • déformations puis mise en place de nappes de chevauchement à l’origine d’un épaississement important de la croûte ; • modifications des conditions physiques de certaines roches qui vont se métamorphiser, et par endroits les conditions sont telles que la fusion partielle est possible à l’origine des granitiques d’anatexie. La croûte continentale, principalement formée de roches voisines du granite, est d'une épaisseur plus grande et d'une densité plus faible que la croûte océanique. L'âge de la croûte océanique n'excède pas 200 Ma, alors que la croûte continentale date par endroits de plus de 4 Ga. Cet âge est déterminé par radiochronologie. La lithosphère est en équilibre (isostasie) sur l'asthénosphère. Les différences d'altitude moyenne entre les continents et les océans s'expliquent par des différences crustales. Au relief positif qu'est la chaîne de montagnes, répond, en profondeur, une importante racine crustale. L'épaisseur de la croûte résulte d'un épaississement lié à un raccourcissement et un empilement. On en trouve des indices tectoniques (plis, failles, nappes) et des indices pétrographiques (métamorphisme, traces de fusion partielle). Les résultats conjugués des études tectoniques et minéralogiques permettent de reconstituer un scénario de l'histoire de la chaîne. Mots clés : croûte continentale : épaisseur, densité, âges, (radiochronologie), isostasie, anatexie, métamorphisme. Lire p. 136 à 139. 3