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Formation et disparition des chaînes de montagnes ! PLAN 1 Les traces d’un océan et de sa subduction dans une chaîne de montagnes A) Les traces d’un ancien domaine océanique : les ophiolites ex. : ophiolites de Chamrousse, du Chenaillet (Alpes, cf. onglet Schémas clé) ou d’Oman association de serpentinite, de (méta)gabbro, de basalte dans les chaînes de montagnes : roches caractéristiques du domaine océanique association présente ou non, complète ou incomplète : histoire différente pour chaque chaîne de montagnes présence parfois de sédiments océaniques. Ex. : calcaires marins B) Les traces d’une ancienne marge continentale passive ex. : bloc basculé de Taillefer (Alpes, cf. onglet Schémas clé) association de failles normales, blocs basculés, sédiments pré-, syn- et post-rifts traces d’un contexte extensif, donc de divergence : formation d’un océan C) Les traces d’une subduction : le métamorphisme de subduction ex. : éclogites du massif de Dora Maira (Alpes) passage des faciès schistes verts aux schistes bleus puis aux éclogites : augmentation de la pression et de la température associée à la subduction transition de faciès associée aux réactions métamorphiques de déshydratation de la plaque plongeante (cf. chapitre 6) volcanisme typique des zones de subduction (cf. chapitre 6) D) Les mécanismes de la subduction refroidissement de la lithosphère océanique en s’éloignant de la dorsale : augmentation de sa densité et de sa profondeur sous l’eau avec son âge (subsidence thermique) densité lithosphère océanique > densité critique = plongée de la lithosphère océanique dans l’asthénosphère densité éclogite = 3,4 > densite asthénosphère = 3,2 : traction de la plaque plongeante subduction mise en place et entretenue par l’augmentation de densité de la lithosphère océanique Transition : la mise en place d’une chaîne de montagnes débute souvent par la formation puis la disparition d’un domaine océanique via le processus de subduction. Ce processus, permis par l’augmentation de densité de la lithosphère océanique, est à l’origine d’un magmatisme produisant des matériaux continentaux. Ces étapes préludent à la formation d’une chaîne de montagnes, qui s’effectue majoritairement lors du processus de collision. 2 Les traces d’une collision dans une chaîne de montagnes A) Les traces d’un affrontement entre deux plaques : la suture océanique ex. : présence d’ophiolites au sommet du Chenaillet (2 650 m) suture entre le domaine océanique et le domaine continental : affrontement des deux lors d’un mouvement de convergence B) Les traces d’un épaississement crustal ex. : alternance de couches (plissées et faillées) récentes-âgées-récentes dans le massif de la Chartreuse (Alpes, région de Grenoble) processus de charriage de nappes les unes sur les autres lors de la convergence mesures sismiques : profondeur du Moho pouvant atteindre 80 km sous les chaînes de montagnes récentes C) Les mécanismes de formation d’une chaîne de montagnes convergence : compression tectonique réponse de la lithosphère continentale : plis en profondeur (comportement plastique dû à la forte température), failles inverses en surface (comportement cassant) chevauchement et empilements de nappes de charriages sur des kilomètres résultats : raccourcissement et épaississement menant à une racine crustale profonde par équilibre isostatique (cf. chapitre 6) Transition : une chaîne de montagnes se forme par divers processus tous liés aux phénomènes de convergence et de compression imposés par la subduction océanique. Ce relief nouvellement formé va être soumis à l’érosion provoquant le recyclage de ses matériaux. 3 Les traces du démantèlement d’une chaîne de montagnes A) Les chaînes de montagnes anciennes et récentes ex. : comparaison d’altitudes entre le Massif Central (en moyenne 700 m) et les Alpes (en moyenne 2 000 m) présence de roches métamorphiques et plutoniques de grande profondeur à l’affleurement dans les chaînes anciennes Moho à plus faible profondeur dans les chaînes anciennes B) Le démantèlement par altération, érosion et sédimentation ex. : altération d’un granite en argiles par l’eau, minéralisation des eaux de source désagrégation des roches par l’altération physique et chimique : gel, glacier, hydrolyse, dissolution, etc. transport des produits (particules ou ions) de l’altération par l’eau : flux sédimentaires de l’amont (les reliefs) vers l’aval (le niveau de la mer) dépôts de ces produits lors de la sédimentation plus ou moins loin de la chaîne de montagnes. Ex. : delta du Rhône C) Le démantèlement par des phénomènes tectoniques ex. : séisme de type extensif le 07 avril 2014 dans les Alpes activités tectoniques après la formation des chaînes de montagnes conduisant à leur démantèlement par étirement : effondrement gravitaire par réajustement isostatique (cf. chapitre 6) D) Le recyclage des matériaux continentaux : le cycle des roches ex. : roches continentales → sédiments océaniques → subduction → magmatisme recyclage des matériaux continentaux dès la mise en place d’un relief processus de remontée des roches profondes par rebond isostatique : affleurement de roches métamorphiques et plutoniques synthèse : cycle des roches (cf. onglet Schémas clé) Bilan : les chaînes de montagnes ont conservé des traces de leur histoire permettant aux géologues de la reconstruire, avec plus ou moins de précision. Ce sont des entités dynamiques dont la mise en place et le démantèlement s’inscrivent plus largement dans le cycle des roches et la tectonique des plaques. Formation et disparition des chaînes de montagnes ! SCHÉMAS Blocs basculés et failles normales : ex. des Alpes Les blocs basculés et les failles normales de Taillefer dans les Alpes est un bon exemple d’unemarge passive issue de la formation d’un océan. On y reconnaît les traces tectoniques (failles, etc.) et pétrologiques (sédiments) d’un phénomène extensif dû à la divergence. Ophiolites : ex. du Chenaillet Les ophiolites du Chenaillet montre l’association caractéristique (mais pas unique) d’unesuture océanique. Des roches typiques du domaine océanique (péridotite, gabbro, basalte, etc.) sont ainsi présentes à quelques 2 000 m d’altitude. Bilan sur l’érosion et le réajustement isostatique Lorsqu’une chaîne de montagnes est soumise aux processus d’altération et d’érosion, elle perd de sa masse et de son volume. Du fait de l’équilibre isostatique qui existe entre lalithosphère et l’asthénosphère, la racine crustale remonte. La chaîne de montagnes finit par s’aplanir alors que des roches profondes affleurent. Bilan sur le cycle des roches L’association des phénomènes de magmatisme, de sédimentation, de métamorphisme et d’altération/érosion s’inscrit dans un processus géologique global appelé le cycle des roches. Cellesci se forment et se modifient, parfois pour en former de nouvelles, selon le contexte géodynamique dans lequel elles se trouvent. Formation et disparition des chaînes de montagnes ! MÉTHODOLOGIE Identifier des transformations minéralogiques lors d’un métamorphisme Métagabbro faciès schiste vert Dans ce métagabbro : le pyroxène marron est entouré d’une auréole d’amphibole de couleur bleue/verte qui est toujours en contact avec du feldspath plagioclase blanc. On observe en même temps de la chlorite verte claire. Amphibole et chlorite (minéraux hydratés) sont caractéristiques du faciès schiste vert des métagabbros. 1 Métagabbro faciès schiste vert - Microscopie Sur cette photo : on distingue les cristaux d'hornblende (une amphibole) qui se placent autour d'un cristal de pyroxène à l'interface avec les feldspaths plagioclases. Cette association de minéraux est caractéristique des métagabbros en faciès schiste vert. 2 Métagabbro faciès schiste bleu Dans ce métabgabbro : le pyroxène marron est entouré d’une auréole d’amphibole bleue sombre (le glaucophane) qui est toujours en contact avec du feldspath plagioclase blanc. Cette amphibole (minéral peu hydraté) est caractéristique du faciès schiste bleu des métagabbros. 3 Métagabbro faciès schiste bleu - Microscopie Le glaucophane (minéral bleuté en LPNA) est ici de forme très allongée ce qui signe la déformation de la roche. Cette observation te rappellera que déformation et métamorphisme vont souvent de paire. 4 Éclogite Dans cette éclogite : de nombreux grenats rouges sont visibles en association avec de la jadéite (pyroxène vert) et des pyroxènes bleus/noirs reliques. Le grenat et la jadéite (minéraux anhydres) sont caractéristiques du faciès éclogitique d’un métagabbro. 5 Éclogite - Microscopie La jadéite, minéral bleu/vert en LPNA, est un pyroxène typique du métamorphisme de haute pression. Son association avec des grenats (toujours noirs en LPA) est caractéristique du faciès éclogitique. 6 Formation et disparition des chaînes de montagnes ! DÉFINITIONS Altération Processus de désagrégation d’une roche par un agent tel quel l’eau, le vent ou un glacier. L’altération peut être chimique (hydrolyse) ou physique (abrasion par les glaciers). Blocs basculés Blocs de croûte de taille kilométrique délimités par des failles normales. Ils se mettent en place lors de processus d’extension. Effondrement gravitaire Processus tectonique de démantèlement d’une chaîne de montagnes. Il correspond à la phase d’extension et d’étirement de la chaîne lorsque les mouvements de convergence sont plus faibles. Érosion Processus d’arrachement de la matière des chaînes de montagnes. On l’exprime souvent en unité de masse (souvent la tonne) par unité de temps (souvent l’année). Marge continentale passive Bordure d’un domaine continental n’ayant aucune activité sismique ou volcanique. Elle se créé lors d’un rifting et est formée des blocs basculés. Nappe de charriage Couches géologiques de tailles importantes ayant été « transportées » sur des distances de l’ordre du kilomètre lors des phénomènes de convergence et de collision. Ces nappes s’empilent et participent à l’épaississement crustal. Ophiolite Association, observée en domaine continental, de trois roches caractéristiques du domaine océanique et du fonctionnement des dorsales : la péridotite, le gabbro et le basalte. Rebond isostatique Rééquilibrage isostatique associé à la perte de relief par érosion. Le Moho et toute la croûte remontent ainsi progressivement lors de l’érosion d’une chaîne de montagne faisant affleurer des roches plutoniques et métamorphiques. Sédimentation Processus de dépôt des particules en suspension et des molécules dissoutes. On appelle ces dépôts des sédiments. Serpentinite Péridotite métamorphisée par l’eau lorsqu’elle est en contact avec l’océan au niveau des dorsales. La roche a ainsi un aspect de « peau de serpent ».
