Que nous apprennent les marges continentales

Que nous apprennent les marges continentales quant à la géodynamique du globe ? __________________________________________________________________________________ Agnès Maillard, UPS‐ Agnes.MAILLARD‐[email protected] Intro : La lithosphère est la partie solide la plus superficielle des enveloppes du globe, définie par sa rigidité (même si concept pas totalement vrai) et découpée en plaques tectoniques. Sa base est définie par l’isotherme 1300°, elle constitue donc la partie froide, composée de la croute et du manteau supérieur « rigide ». Cette couche froide en surface constitue une couche limite thermique (CLT) qui permet la convection mantellique, mécanisme majeur pour dissiper la chaleur de l’intérieur chaud de la terre vers la surface. Avec la chaleur interne (concentrée dans la couche D’’ et dans l’ensemble du manteau par radioactivité), elle représente donc le moteur principal de la dynamique interne mantellique, dont le déplacement des plaques tectoniques en est l’expression. Les marges continentales, transitions entre la lithosphère continentale et océanique sont des endroits clé pour nous renseigner sur les mouvements de cette lithosphère. Après avoir défini les marges et leur relation avec les domaines « océan et continent », nous verrons ce qu’elles nous apprennent sur les mouvements des plaques lithosphériques, verticaux puis horizontaux, et nous relierons ces informations à la compréhension de la géodynamique interne. Nous verrons pour finir l’influence de la geodyn interne sur les enveloppes externes à travers la structure de surface des marges. I : Les marges continentales : entre « océan et continent » I : 1‐Definition = Transition entre lithosphère continentale d’épaisseur « normale » et lithosphère océanique « typique » ‐Types de marges :  Marges passives : ‐divergentes (non volcaniques / volcaniques) ‐transformantes  Marges actives ‐ localisation , % sur la globe … I : 2‐ Différence entre marge et limite de plaque : définir les différences précisement, (pas si évident) ‐ où elles se situent (cartes etc) et rapport avec les plaques tectoniques… I : 3‐un domaine particulier entre l’océan et le continent : ‐ def cont/océan Attention aux confusions des termes : Dire que marge est en partie dans l’océan , en partie dans le continent vue de la géodynamique externe, mais est de nature continentale vue de la géodynamique interne ! Préciser ds votre devoir ce que vous entendez par « océan ». (un trait net sur ligne rivage, ou tout un domaine pouvant atteindre plusieurs centaines de km = la TOC, sur le schéma crustal !!) Les marges sont formées de lithosphère continentale et pas océanique, mais pas exclusivement de lithosphère continentale , car peut contenir du manteau exhumé … ‐ Lithosp océanique versus lithosp continentale : Definition, épaisseur, nature des ces lithosphères. Ces différences de lithosphères à la surface du globe sont le moteur et la démonstration de la géodynamique interne du globe. Elles n’ont pas toujours existé. ‐ Formation dans le temps : Au départ, lithos océanique, , et comme volume terrestre constant, début subduction. La subduction à l’origine faisait fondre la lithos oc (car gradient plus chaud) d’où production de la croute continentale primitive. Croissance des masses continentales au détriment des lithos océaniques durant surtout le Protérozoique. (Volume à peu près constant du ration Cont/oc depuis le Phanerozoique.) D’où existence des premières « marges » , témoins de la destruction de lithosphère océanique II : Les marges continentales : expression des mouvements verticaux de la lithosp II : 1‐ Marges actives : marqueurs de la destruction de la lithosphère océanique a‐ description Définition, schéma général etc … mvt général de convergence. Volcanisme associé , croissance des continents par magmatisme et par accrétion sedim (prisme) Subduction, pq ça s’enfonce , plan Benioff, séismes… b‐ mouvements verticaux ds le manteau En profondeur, l’apport des tomographies sismiques nous a permis des suivre les plaques dans le manteau (expliquer methode rapidement …). Schéma tomo montrant plaque ds l’ens du manteau , qui stagne sur limite manteau sup/inf puis s’enfonce jusqu’à D’’ = recyclage de la matière lithos. (et de froid, ça devient chaud, couche D’’ = CLT chaude) . Cette méthode a aussi mis en évidence la matière ascendante, générée aussi dans D’’ et s’exprimant par les super panaches. II : 2‐ Marges passives : marqueurs de la fabrication de la lithosphère océanique a‐ description Définition, … mvt général de divergence. Formation : dessiner les étapes du rift à l’accretion… (à l’échelle de la lithos) Enregistrent uniquement le stade précoce de formation de litho oc. Localisent la remontée de matière mantellique b‐ mouvements verticaux ds le manteau l’étude des marges passives montre que le manteau remonte sous les marges jusqu’à être parfois à l’affleurement directement sous les sédiment (amincissement extrème de la croute). On a du mal à imager la remontée mantellique sous les marges, les investigations ont plutôt lieu sous les dorsales qui peuvent se trouver loin des marges ds le cas l’océan déjà vieux. On montre alors que la matière ascendante provient de peu profond sous les dorsales (200km) et n’est pas directement connectée aux super panaches. Des anomalies thermiques chaudes concentre les remontées asthenosphériques et peuvent aboutir à la divergence, on parle alors de rifting actif, souvent liés au marges passives volcaniques ou aux points chauds. Conclusion II Conclure clairement que c’est parce qu’on a étudié les marges actives, d’abord par leur expression de surface (séismes, volc), puis on a voulu suivre ces infos vers la profondeur, qu’on a mis en évidence les zones de subduction, donc la convection mantellique, moteur de la geodynamique interne. Marges passives enregistrent quant à elles le processus de morcellement des plaques III : Les marges continentales : expression des mouvements horizontaux de la lithosp III : 1‐ Marges passives : marqueurs de l’extension continentale Faire schéma des blocs basculés etc … indique les mécanismes de l’extension (= force en limite du système qui « tirent »), en surface ds le cassant, et ne pas oublier en base de croute ou de la lithos, existe couches ductiles qui accommodent le mouvement. Permet de dater l’extension par sed synrifts et surtout, de dater la mise en place de la fin de l’extension qui correspond aussi à la mise en place de la première cr oc ! (passage extension à accrétion ie rupture puis expansion oc = visible par la discordance post‐rift) (or en fait plus compliqué que ça, Peut‐on parler de rupture continentale ? rupture de la croûte et/ou rupture de la lithosphère : diachronisme ? mécanismes différents etc ?) Marges passives volcaniques : definir rapidement et dessin si connu (SDR ie intense volc mis en place à la fin du rifting. Permet de mettre en évidence un régime thermique particulièrement chaud lié à la présence d’un panache Les marges passives permettent d’accéder aux directions du mouvement divergent au début (mais ne ns permet pas d’accéder au moteur des mouvts horizontaux des plaques) III : 2‐ Marges transformantes : marqueurs du mouvement d’accretion Dessin, caractéristiques …. Sont à l’origine (du moins en relation, discutable, très complexe en fait) des failles transformantes océaniques .Leur étude nous renseigne sur les directions d’ouverture, à l’origine de l’accrétion paour la marge elle‐même , et sur le mouvement des plaques par les failles transformantes, objet essentiel à la prédiction des mouvts des PL ! (car petits cercles , pole de rotation etc …) III : 3‐ Marges actives et la subduction : moteur du mouvement des PL On a vu que la lith oc plonge au niveau des marges actives. Ce plongement dépend de plusieurs facteurs, dont le principal : age /densité de la PL d’où ce movt vers le bas tire la PL aussi horizontalement (création de la divergence aux dorsales = cas du rifting passif), d’où contrôle de la vit des PL lithosp par subd. Le pendage du plan de Benioff contrôle aussi la vitesse de convergence. Conclusion III : On voit ainsi que l’étude des marges est essentiel pour trouver des indices de déplacement des plaques lithosphériques et construire un modèle de tectonique des plaques, manifestation de la geodynamique qui affecte l’intérieur de la Terre. La tectonique des plaques est responsable du modelé de la lithosphère, qui, en surface, va à son tour interagir avec ses enveloppes fluides. Marges fossiles ? (marges appartenant à un cycle de Wilson antérieur à celui actuel, qu’on retrouve par ex coincée ds chaine de montagnes… ) Important car nous permettent de reconstituer les cycles tectoniques des PL avant celui‐ci !! à mettre qq part dire que tous ces marqueurs peuvent e retrouver dans marges fossiles, mais bien plus difficile à interpréter car anciens, tout déformés métamorphisés etc … Mais ex des Alpes où on a pour la première fois identifié de la cr oc à +4000m avant de l’observé in situ à – 4000m ; et vu les blocs basculé etc, toute la marge bien observable !!! IV : Les marges continentales : Lieux d’enregistrement sédimentaire, expression de la geodynamique externe ? IV : 1‐ Marges passives : une étape dans les transfert des sediments continentaux ‐Piégeage des sédiments : Les marges passives , de par leur structure en distension, créent de l’espace disponible qui va appeler le remplissage sedim. L’épaisseur et la nature des sediment SR dépendent de la structure et constitution crustale ante rift (et pas trop du climat !). Les sed post‐rift quant à eux dependent de la subsidence thermique de la marge, et enregistrent aussi les variations eustatiques. Leur geométrie nous permet de retracer l’évolution de accommodation verticale (strati seq). Leur nature est liée aux conditions climatiques. La construction morphologique de la marge influence à son tour les courants océaniques particuliers en bas de marges (courants de contours, upwellings et influence environnementale etc ….) ‐Transferts de masse : Les marges sont le lieu d’une importante redistribution sédimentaire par effets gravitaires. Ces instabilités à échelle parfois gigantesques transferent les sed dans le domaine abyssal. IV : 2‐ Marges actives : une étape dans les transfert des sediments océaniques Les sediments océaniques, (avec ceux provenants des instabilités), par le mouvement des plaques, se retrouvent accrétés en grande partie à la plaque continentale supérieure. Avec le temps (diagenèse, metamorphisme etc) ils créent de la matière continentale, bouclant ainsi le cycle horizontal. Une partie peut aussi partir en subduction. RQ : dans les marges actives en érosion : on détruit aussi de la croute continentale, érodée par la PL plongeante (qui rape par en dessous et glissements dessus avec sed qui retombent sur la plaque et partent en subduction…) Conclusion IV : La nature et la quantité des sédiments piégés sur les marges , dépendent de l’érosion des continents et nous renseigne en partie sur les conditions climatiques en amont, en interaction avec le relief, qui lui, reste régi majoritairement par la tectonique des plaques (d’où interaction geodyn interne/externe etc …) Conclusion genérale : A faire Parler aussi des conséquences des apports des connaissances des marges sur l’environnement et l’économie (ressources fossiles / sedim ; ressources biophère/courants ; risques et aléas/séismes et instabilités gravitaires)