partie i : le domaine continentale et sa dynamique
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SVT PARTIE I : LE DOMAINE CONTINENTALE ET SA DYNAMIQUE Par Hugo Curtillet Cours de SVT Terminale S CHAPITRE 1: Les caractéristiques du domaine continental - La lithosphère continentale en équilibre sur l'asthénosphère I A) Composition, épaisseur et densité de la croûte continentale A la diérence de la croûte océanique constituée de basalte et de gabro, la croûte continentale est principalement formé de roches granitiques. Le granite est une roche magmatique, plutonique de structure grenue (entièrement cristallisée) et contenant des minéraux tel que le quartz et les feldspaths en majorité (orthose+plagioclase), des mikas (biotite et muscovite). De par sa composition, la croûte continentale est de densité plus faible que la croûte océanique.La croûte continentale est aussi plus épaisse (30kmx) que la croûte océanique (7km). Au relief positif que représente les chaînes de montagne correspond une importante racine crustale (d'où l'anomalie gravimétrique négative mesurée à cet endroit). B) Un équilibre isostatique La lithosphère rigide est en équilibre isostatique sur l'asthénosphère ductile. Cet équilibre est réalisé à une certaine profondeur dite profondeur ou surface de "compensation" pour laquelle la pression de charge est la même en tout point (équilibre des masses surjacentes). Les diérences entre la croûte continentale et la croûte océanique (composition, épaisseur, densité) explique dans le cadre de l'isostasie, les diérences d'altitudes moyenne entre océan et continent : la croûte continentale moins dense que la croûte océanique peut donc être à la fois plus épaisse et avoir sa surface de compensation à une altitude plus élevée. - Des indices tectoniques et pétrographiques de l'épaississement crustal II A) Indices tectoniques On observe dans les chaîne de montagne des plis (des formations souples ayant conserné des roches en profondeur), des failles inverses (des formations cassantes de roche en surface), des chevauchements et des nappes de charriage (unité géologique s'étant déplacée sur de grandes distances et chevauchant les formations en place par contact anormal). Ces déformations témoignent d'un épaississement de la croûte continentale qui s'est raccourcie suite à des contraintes compressives. B) Indices pétrographiques La présence de certaines roches (schiste, micaschiste, gneiss) témoigne d'une augmentation de pression et de température (M P=T ) liée à l'enfouissement de roches sous d'autres matériaux sous l'eet de contraintes compressives. Hugo Curtillet Page 1 Cours de SVT Terminale S Il en résulte des changements de l'orientation des minéraux (alignement, étirement) et des transformations minéralogiques à l'état solide : c'est le métamorphisme. Les migmatites témoignent d'un enfouissement encore plus profond qui permet d'atteindre des conditions de fusion partielle. Ainsi, ces indices pétrographiques : roches métamorphiques, migmatites, déformation des minéraux, sont les témoins de l'épaississement de la croûte continentale. III - L'âge de la croûte continentale L'âge de la croûte océanique n'excède pas 200 millions d'années alors que la croûte continentale date par endroit de plus de 4 giga années, cet âge est déterminé par radiochronologie. La radiochronologie est fondée sur la décroissance radioactive naturelle de certains éléments chimiques présent dans les minéraux qui constituent les roches. Ainsi le couple Rubidium/Strontium permet de dater des roches vieilles de plusieurs milliards d'années par la méthode de la droite isochrone. On détermine les rapports isotopiques de plusieurs minéraux d'une même roche et la pente de la droite permet de calculer l'âge de la roche. Hugo Curtillet Page 2 Cours de SVT CHAPITRE 2: La chaînes de montagne I Terminale S formation des - Les traces d'un ancien océan Les chaînes de montagne présentent souvent les traces d'un ancien domaine océanique : Des roches sédimentaires formées à grandes profondeurs (radiolarites). Des ophiolites (basaltes en coussin). Des anciennes marges continentales passives caractérisées par des blocs basculés séparés par des failles normales, une sédimentation en éventail entre ces blocs et une importante couverture sédimentaire qui témoigne d'un approfondissement progressif du milieu marin avec la subsidence de la marge. La présence de ces matériaux océaniques et de ces traces de marge passive à la suture de deux lithosphères continentales témoigne de leur entrée en collision suite à la subduction de l'océan qui les séparait. II - Des traces d'une ancienne subduction Il existe dans les Alpes et autres chaînes de montagne des matériaux océaniques ou continentaux qui montre des traces de transformation minéralogique à grande profondeur : Des méta gabbros issues d'un métamorphisme HP/B (matériaux océaniques). Des métagrès à coésite issue d'un métamorphisme UHP. Ces matériaux témoignent de la subduction de la lithosphère océanique suivie de celle de la lithosphère continentale. III montagnes - Un scénario de la formation des chaînes de Les résultats conjugués des études tectoniques, pétrographique et géophysique (prol ECORS) permettent de reconstituer un scénario de l'histoire de la chaîne de montagne : dans un contexte de convergence lithosphèrique, la subduction d'une lithosphère océanique conduit à la collision de deux lithosphères continentales. Tandis que l'essentiel d'une des deux lithosphères continentales continue de subduire à la suite de la lithosphère océanique la partie supérieure de la croûte continentale se raccourcit et s'épaissit par chevauchement et nappe de charriage dans la zone de contact entre les deux plaques formant ainsi la chaîne de montagne (et sa racine crustale par réajustement isostatique). IV - Le moteur de la subduction La diérence de densité entre l'asthénosphère et la lithosphère océanique âgée est la principale cause de subduction. En eet, en s'éloignant de la dorsale, la lithosphère océanique se refroidie ce qui entraîne un enfoncement de l'isotherme 1300 C et donc un épaississement du manteau lithosphérique au détriment du manteau asthénosphérique (la croûte océanique conserve la même épaisseur). Il en résulte une augmentation de la densité de la lithosphère océanique, le manteau lithosphérique étant plus dense (3,3) que la croûte océanique (2,9) qui devient négligeable. La densité de la lithosphère Hugo Curtillet Page 3 Cours de SVT Terminale S océanique s'approche donc progressivement de celle du manteau asthénosphérique (3,25), d'où son enfoncement (on parle de subsidence thermique), jusqu'à ce qu'elle la dépasse. L'équilibre isostatique est alors rompu et la lithosphère océanique entre en subduction. L'âge de la lithosphère océanique ne peut ainsi excéder 200 millions d'années. Le phénomène de traction exercé par la lithosphère océanique plongeante joue un rôle important sur la tectonique des plaques. Hugo Curtillet Page 4 Cours de SVT Terminale S CHAPITRE 3: Magmatisme de subduction et production de croûte continentale - Quelles sont les caractéristiques du volcanisme en zone de subduction I Dans les zones de subduction, les volcans émettent des laves visqueuses associées à des grès et les éruptions sont fréquemment explosives. II - Roches magmatiques des zones de subduction Au niveau des zones de subduction, le magma abouti à la création de nouveaux matériaux continentaux (accrétion continentale). Ainsi une fraction des magmas arrivés en surface donne des roches volcaniques de structure microlitique (andésite) tandis que la plus grande partie cristallise en profondeur et donne des roches plutoniques à structure grenue de type granitoïdique (granodiorite)ce qui participe à l'épaississement de la croûte dans cette région. La cristallisation fractionnée des minéraux au cours de la remonté et donc du refroidissement d'un même magma conduit à la formation de roches de composition et de structure diérentes. - Comment le magma se forme-t-il dans les zones de subduction III Lors de la subduction, la croûte océanique libère l'eau qu'elle a emmagasinée au cours de son histoire (par hydratation de certains minéraux lorsque la lithosphère océanique s'éloigne de la dorsale). Il y à déshydratation avec l'augmentation de la pression des minéraux de la croûte océanique (passage du faciès des schistes vert aux schistes bleus puis aux éclogites). Cette eau hydrate le manteau chevauchant et provoque ainsi la fusion partielle des péridotites qui le constituent, d'où la formation de magma à l'origine des roches plutoniques et volcaniques en zone de subduction. La fabrication de la croûte continentale au niveau des zones de subduction se fait donc à partir d'un magma d'origine mantellique. Hugo Curtillet Page 5 Cours de SVT CHAPITRE 4: reliefs La Terminale S disparition des - Comment les chaînes de montagnes évoluent-elles avec le temps? I Les chaînes de motagnes anciennes ont des reliefs moins élevés que les plus récents. On y observe à l'aeurement une plus forte proportion de matériaux formé et/ou transformé en profondeur (granite, roche métamorphique). Ainsi les parties superciel du relief tendent à disparaître au cours du temps. - Comment expliquer l'aeurement des roches et des minéraux formés en profondeur? II L'érosion permet d'enlever une quantité importante de matériaux aux chaînes de montagne mais ne sut pas à faire aeurer certaines roches qui se sont formées en profondeur (roches métamorphiques). Des phénomènes tectoniques participent aussi à l'aplanissement des reliefs : eondrement de la chaîne de montagne avec apparition de faille normale post-collisionnelles (étalement gravitaire). Il existe une remonté des minéraux par réajustement isostatique au fur et à mesure de l'érosion des reliefs et de leur eondrement. III - Comment se fait l'érosion des reliefs? Les roches en surface subissent une altération physique, désagrégation grâce au variation de température à l'alternance gèle-dégels ou encore à cause des racines des végétaux... et une altération chimique par hydrolyse avec lessivage de certains ions en formation de nouveaux minéraux comme l'argile. Minéraux+eau ! hydrolyse nouveaux minéraux+ions. Celles-ci sont alors déblayées par l'eau principalement. Altération et érosion contribuent ainsi à l'eondrement du relief au cours du temps. IV reliefs? - Que deviennent les produits issus de l'érosion des A) Transport et dépôt des produits issus de l'érosion Les produits de démantèlement des reliefs sont transporter par l'eau sous forme solide (particule détritique) ou soluble (ions lessivés lors de l'hydrolyse des minéraux) jusqu'en des lieux plus ou moins éloignés selon la taille des particules et la force du courant. Là, les ions précipitent et les particules se déposent : c'est la sédimentation. Une grande partie des particules transportées sédimente dans les bassins sédimentaires continentaux ou océaniques associés aux chaînes de montagne ? Hugo Curtillet Page 6 Cours de SVT Terminale S B) Que deviennent les sédiments déposés dans les bassins ? Les sédiments déposés dans les bassins forment des roches sédimentaires après consolidation. Certains ions précipitent (formation de calcaire). La disparition des reliefs par érosion débute dès leur naissance et constitue un vaste recyclage de la croûte continentale. Ainsi la casi totalité de la lithosphère continentale est recyclée superciellement, d'où un âge des roches qui peut être élevé (4Ga). Tandis que la casi totalité de la croûte océanique est recyclée dans le manteau, d'où son âge plus faible (200Ma). La création de la croûte continentale dans les zones de convergence (par magmatisme) compense actuellement sa destruction. Hugo Curtillet Page 7
