L`évolution des reliefs
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L'évolution des reliefs Table des matières Introduction 3 I - Retracer l'histoire des Alpes 4 II - TP : l'évolution des reliefs 5 1. Chaînes de montagnes anciennes et récentes ................................................................................ 5 2. Exercice : altitude et âge des roches .............................................................................................. 6 3. La discontinuité de Mohorovicic sous les chaînes de montagnes .................................................. 6 4. Exercice : Le Moho sous les chaînes de montagne ....................................................................... 6 5. L'érosion des Alpes ....................................................................................................................... 7 6. Exercice : Devenir des sédiments de la Chaîne alpine ................................................................... 7 7. Exercice : Quantité de sédiments issus de la chaîne alpine ........................................................... 8 8. Exercice : Vitesse d'érosion de la chaîne alpine ............................................................................. 8 9. Exercice : Synthèse ....................................................................................................................... 9 III - Cours : chapitre, la disparition des reliefs 10 1. L'age des chaînes de montagnes ................................................................................................. 10 1.1. Montagnes récentes et montagnes anciennes. ........................................................................................... 10 1.2. L'érosion .............................................................................................................................................. 10 2. Les phénomènes géologiques associés à la disparition des reliefs ................................................ 11 2.1. Altération et érosion. ............................................................................................................................. 11 2.2. Processus tectoniques. ........................................................................................................................... 11 3. Le devenir des matériaux issus de l'érosion et le recyclage de la croûte continentale ................ 12 3.1. Le devenir des produits de l'érosion. ....................................................................................................... 12 3.2. Le recyclage de la coûte continentale ...................................................................................................... 12 Introduction Les reliefs terrestres évoluent au cours du temps. A travers l'exemple des chaînes de montagnes françaises, nous étudierons les phénomènes géologiques à l'origine des changements observés. Les reliefs terrestres 3 Retracer l'histoire des Alpes Retracer l'histoire des Alpes I Exercice 1 1. 2. 3. 4. 5. 245Ma 4 180Ma 140Ma 80Ma 30Ma TP : l'évolution des reliefs TP : l'évolution des reliefs II Chaînes de montagnes anciennes et récentes 5 Exercice : altitude et âge des roches 6 La discontinuité de Mohorovicic sous les chaînes de montagnes 6 Exercice : Le Moho sous les chaînes de montagne 6 L'érosion des Alpes 7 Exercice : Devenir des sédiments de la Chaîne alpine 7 Exercice : Quantité de sédiments issus de la chaîne alpine 8 Exercice : Vitesse d'érosion de la chaîne alpine 8 Exercice : Synthèse 9 1. Chaînes de montagnes anciennes et récentes Le lien entre l'altitude et l'age des massifs montagneux A l'aide des documents suivants, établir la relation entre l'altitude et l'age des massifs montagneux français Les reliefs en France 5 TP : l'évolution des reliefs L'âge des roches 2. Exercice : altitude et âge des roches Plus l'altitude est grande... plus les roches sont âgées plus les roches sont jeunes 3. La discontinuité de Mohorovicic sous les chaînes de montagnes A l'aide du logiciel Google Earth, retrouver la profondeur du Moho sous deux massifs de montagneux français La profondeur du Moho en France profil d'élévation avec Google Earth 4. Exercice : Le Moho sous les chaînes de montagne Lorsque le relief est important en surface , la croûte continentale présente en profondeur une 6 TP : l'évolution des reliefs 5. L'érosion des Alpes La vitesse d'érosion des Alpes depuis 50 millions d'années "La chaîne des Alpes est issue de la collision des plaques Africaine et Européenne, il y a 50 Ma. Les fleuves Rhône et Pô drainent une forte proportion des éléments issus de l'érosion des Alpes. A partir de l'estimation du volume sédimentaire présent dans le prolongement de l'embouchure de ces fleuves, estimer l'érosion moyenne des Alpes depuis 50 Ma Pour cela répondre faire les 3 QCM proposés L'épaisseur des sédiments en France 6. Exercice : Devenir des sédiments de la Chaîne alpine Pour calculer l'érosion des Alpes, il faut : Les fleuves d'Europe additionner les sédiments déposés par le Rhône dans la méditerranée et ceux déposés par le Pô dans l'Adriatique estimer la quantité de sédiments transportés par le Rhône calculer la quantité de sédiments dans toute la méditerranée 7 TP : l'évolution des reliefs 7. Exercice : Quantité de sédiments issus de la chaîne alpine Le calcul de l'érosion des Alpes est le suivant : Les sédiments des Alpes 154077*4 + 61276*8 + 68570*4 + 29867*8 (154077- 61276)*4 + 61276*8 + (68570-29867)*4 + 29867*8 (154077+ 68570)*4 + (61276 + 29867)*(8-4) (154077+ 61276 + 68570+ 29867) * 6 8. Exercice : Vitesse d'érosion de la chaîne alpine Sachant que la surface des Alpes représente 179 666 km² et que le volume des sédiments provenant des Alpes est de 1 255 160 km3, l'épaisseur des roches supprimées par l'érosion durant 50 millions d'années est de : Le volume des sédiments Alpins (179 666 km²/1 255 160 km3 )/50.106 =1,4.10-1/50.106= 2,8.10-3mm/an (1 255 160 km3 / 179 666 km²)*50.106 = 3,5.108 km/an (1 255 160 km3 / 179 666 km²)/50.106 = 6.98/50.106= 1,397.10-7 = 0,14 mm/an 8 TP : l'évolution des reliefs 9. Exercice : Synthèse Indiquer ce qui différencie une chaîne de montagnes récentes d'une chaîne de montagnes anciennes, puis expliquer l'origine principale de l'évolution d'un massif montagneux. Les chaînes de montagnes récentes ont une altitude plus élevée que les chaînes de montagnes anciennes. Ainsi, le Moho est plus profond sous les chaînes de montagnes récentes. En effet, au cours du temps l' érosion rabote les chaînes de montagnes. Les principaux facteurs de ce phénomène sont l'eau et le vent . Au fur et à mesure du temps, le Moho "remonte" grâce au phénomène de réajustement isostatique. 9 Cours : chapitre, la disparition des reliefs Cours : chapitre, la disparition des reliefs III L'age des chaînes de montagnes 10 Les phénomènes géologiques associés à la disparition des reliefs 11 Le devenir des matériaux issus de l'érosion et le recyclage de la croûte continentale 12 1. L'age des chaînes de montagnes Comment expliquer les différences d'altitude entre les massifs montagneux français ? 1.1. Montagnes récentes et montagnes anciennes. Les chaînes de montagnes récentes (Alpes) ont un relief plus élevé que les anciennes montagnes (Massif armoricain, Massif central). Le massif armoricain et le massif central sont deux chaînes de montagnes nées au Paléozoïque (ancien terme : ère primaire) lors de l'orogenèse hercynienne (345-230 Ma). Dans les chaînes anciennes (Massifs central et armoricain), on observe à l'affleurement une plus forte proportion de matériaux transformés et/ou formés en profondeur (gneiss, roches plutoniques) que dans une chaîne récente (Alpes : roches sédimentaires). 1.2. L'érosion Une chaîne de montagnes récente est caractérisée par de hauts reliefs et par une racine crustale profonde. Au cours des temps géologiques, les hauts reliefs disparaissent (érosion), provoquant un réajustement isostatique et une remontée de la racine crustale. Des roches formées ou transformées en profondeur peuvent alors se retrouver à l'affleurement. Ainsi, les chaînes anciennes se caractérisent par un relief et une racine crustale réduits et par une forte proportion de roches plutoniques et métamorphiques à l'affleurement. Évolution des chaînes de montagnes 10 Cours : chapitre, la disparition des reliefs 2. Les phénomènes géologiques associés à la disparition des reliefs Quels mécanismes entraînent le démantèlement d'une chaîne de montagnes ? 2.1. Altération et érosion. Tout relief à la surface de la Terre est soumis à des phénomènes qui vont conduire à son démantèlement. On distingue des processus d'altération qui vont fragiliser la roche en transformant ses minéraux, et des processus d'érosion qui vont enlever les débris et particules issus de l'altération, réduisant ainsi les reliefs. Altération et érosion contribuent à l'effacement des reliefs, et ce dès la naissance du relief. C'est l'eau qui est le principal agent d'altération et d'érosion. - A faible altitude, l'altération chimique est importante : les minéraux sont hydrolysés minéral initial + eau → nouveau minéral + eau de lessivage (contenant des ions) La roche perd sa cohérence, des fissures se forment ainsi qu'un sable grossier. - En haute altitude, l'altération par hydrolyse est réduite du fait des faibles températures. En revanche, l'érosion mécanique par succession de gel/dégel joue un rôle très important en faisant éclater la roche. 2.2. Processus tectoniques. Cependant, l'aplanissement des chaînes de montagnes n'est pas le seul fait de l'érosion. En effet, lorsque les mouvements de convergence et la poussée d'Archimède ne sont plus suffisants pour soutenir les reliefs, la chaîne de montagnes s'effondre sous son propre poids (effondrement gravitaire). La croûte s'étire et s'amincit par le jeu des failles normales et des chevauchements qui se réduisent. Cela contribue à la disparition des reliefs. Phénomènes tectoniques et évolution des reliefs 2.2.1. Jacques Malavieille Une vidéo explicative de Jacques Malavieille , directeur de recherche au CNRS, département de la dynamique de la lithosphère. 11 Cours : chapitre, la disparition des reliefs 3. Le devenir des matériaux issus de l'érosion et le recyclage de la croûte continentale Que deviennent les produits de l'altération d'une montagne ? Quels sont les mécanismes à l'origine du recyclage de la croûte continentale ? 3.1. Le devenir des produits de l'érosion. Les produits de démantèlement sont transportés sous forme solide ou soluble, le plus souvent par l'eau, jusqu'en des lieux plus ou moins éloignés appelés bassins sédimentaires où ils se déposent (cas des produits solides) ou précipitent (cas des ions dissous) : c'est la sédimentation. Ces phénomènes commencent dès la formation du relief. Les sédiments se consolident et forment des roches sédimentaires. Le devenir des produits de l'érosion 3.2. Le recyclage de la coûte continentale Dès le début de la formation de chaînes de montagnes, le magmatisme des zones de subduction est responsable de l'accrétion continentale (formation de nouvelle croûte continentale par magmatisme). Par ailleurs, la croûte continentale et la croûte océanique subissent un métamorphisme et parfois une anatexie conduisant à la formation de roches métamorphiques et magmatiques. Ces roches, ramenées en surface par l'isostasie et la tectonique seront érodées et altérées. Les produits qui en résultent vont être transportés par les rivières, le plus souvent jusqu'à la mer où ils se déposent formant des roches sédimentaires qui à leur tour pourront être métamorphisés ou entrer en fusion lors des cycles orogéniques. Seule une très faible proportion de la croûte continentale disparaît dans le manteau sous-jacent par subduction, ce qui explique les âges parfois très anciens des roches de la croûte continentale. L'ensemble de ces mécanismes constitue le recyclage de la croûte continentale. Le recyclage de la coûte continentale 12
