Thème 1A : Le domaine continental et sa dynamique Chapitre 4 : LA

Thème 1A : Le domaine continental et sa dynamique
Chapitre 4 : LA DISPARITION DES RELIEFS
1- Comparaison entre montagnes récentes et montagnes anciennes
Doc. 1 et 2 p. 192-193
L’étude comparée de montagnes récentes : les
Alpes (Orogénése actuelle débutant il y a -30,
-40 millions d'années) et de montagnes
anciennes : le massif centrale (orogénése
hercynienne entre -360 et -250 Ma) montre
que les caractéristiques de ces dernières
évolue au cours des temps géologiques.
Les différences principales sont :
- des hauts reliefs (plus de 3000 m) pour les chaînes récentes quand les chaines
anciennes ont un relief plus faible (rarement plus de 1000 m d’altitude)
- une racine crustale profonde (plus de 50 km de profondeur) pour les chaînes
récentes quand la racine crustale d'une chaîne ancienne est peu profonde
- par la présence, à l’affleurement, de roches formées ou transformées (roches
métamorphiques) en profondeur (gneiss, migmatite, granites …) moins importante
dans les massif récents que dans les massifs anciens.
2- L'altération des reliefs
L'altération mécanique des minéraux
Le principal facteur de désagrégation physique est
représenté par les différences de température :
- directement en provoquant une dilatation et une
contraction des minéraux, qui entraîne la désagrégation
des roches.
- indirectement par les cycles gel/dégel de l’eau contenue
dans les fissures (la glace a un volume supérieur à l'eau
liquide). Il en résulte des ruptures et la désolidarisation des
fragments lors du dégel.
Mais également :
- le mouvement des glaciers qui rabotent le fond et les parois des vallées,
- le développement des racines des végétaux qui fracturent les roches. Les racines
produisent des ions H+, qui, par altération chimique accélèrent l’altération.
D’une manière générale, il est généralement difficile de faire la part de la
désagrégation physique et de l’altération chimique, en particulier, chaque fois que
l’eau est impliquée :
L'altération chimique des minéraux.
Deux phénomènes exercés par l’eau sont à distinguer : l'hydrolyse et la dissolution
- L’hydrolyse est la participation de l'eau à une réaction chimique
Minéral d’origine + eau = nouveau minéral + solution contenant des ions solubles
granite sain
(B biotite – F feldspath – Q quartz)
granite altéré
lame mince d'un granite altéré
observée au microscope en lumière
polarisée analysée
Exemple de la formation d'un chaos granitique :
Dans un granite, les micas et les feldspaths vont être transformés en argile et
particules solubles (biotite + H 2O → illite + K+) sous l'action de l'eau circulant dans
les fissures. L'élargissement progressif de ces fissures désolidarise les blocs et
l'argile, les sables et les particules solubles sont entraînées par l'eau.
- La dissolution est la mise en solution des ions constituants un minéral :
minéral d'origine → solution de lessivage contenant des ions solubles
karst (doc. 2 p. 195)
L’eau qui pénètre dans les fissures des roches calcaires
exerce une action intense si elle est riche en dioxyde de
carbone.
Ca CO3 + CO2 + H2O = Ca2+ + 2HCO3Disparition du calcaire, élargissement des fissures petit à
petit.
Le diagramme de Goldschmidt illustre la solubilité de différents ions :
Des cations (Na+, Ca2+, ...) et des anions (CO32-, SO42-, PO34-, Cl-…) sont
solubles et sont entraînés avec les molécules d’eau en passant en solution. Ils
sont alors évacués vers les océans.
certains cations sont insolubles et précipitent localement. Ils sont à l’origine de
gîtes métallifères résiduels (exemple : bauxites pour l’aluminium Al2O3).
Doc. 2 p. 197
Essentiellement dans les mers chaudes, les carbonates CO 32- peuvent se
recombiner avec Ca2+ pour former des carbonates de calcium (Ca C03) sous
l'action de certains êtres vivants. Après sédimentation, ils sont à l’origine des roches
calcaires.
3- le devenir des produits de l'altération
Mode de transport
dans l'eau
L'agent de transport principal des produits de l’altération est l’eau.
Les ions sont transportés en solution et les particules sédimentaires non solubles
peuvent être transportées en suspension, par roulement ou glissement.
titre : Diagramme de
Hjuström (Probabilité
d’entraînement d’une
particule par l'eau en
fonction de sa taille et
de la vitesse du
courant)
La charge sédimentaire d’un cours d’eau représente la totalité de la matière
transportée (dissoute ou en suspension) par ce dernier.
Les mécanismes de transports conduisent à un tri granulométrique (Doc. 1 p.
197) des particules puis, lorsque la force du courant diminue (lac, bassin
océanique, ...), les particules pourront sédimenter.
4- Le rebond isostatique
Les chaînes de montagnes possèdent une racine profonde de roches leur
permettant d'être en équilibre isostatique sur l'asthénosphère plus dense.
Réajustement isostatique parallèle à l'érosion
L’érosion des chaînes de montagnes (diminution de l'altitude des montagnes)
s’accompagne d’un réajustement isostatique et d’une remontée de la racine
crustale : c'est le rebond isostatique
Pour 100m d’érosion, il y a une remontée de la chaîne de 80m. Dans les Alpes, on
estime que la remontée des roches liées au rebond isostatique est de l’ordre de 500
mètres en un million d’années (soit 0,5mm/an).
De cette façon, des roches formées ou transformées en profondeur peuvent alors
se trouver en surface. Ainsi, les chaînes anciennes présentent de grandes surfaces
de roches plutoniques et métamorphiques à l’affleurement : gneiss, migmatites,
granites, granodioriotes … Ces roches profondes sont également présentes en
surface dans les chaînes récentes mais plus rarement
5- L'effondrement gravitaire : participation des processus tectoniques à la
disparition des reliefs
Doc. 1 p. 198 : Dans les zones internes des chaînes de montagnes, on observe des
séismes peu profonds dont le mécanisme au foyer indique qu’ils sont dus à des
failles normales, donc à des mouvements d’extension. Des failles normales sont
aussi visibles à l’affleurement.
Type de
déformation
dans les
Alpes
mesurée par
GPS
(Doc 2 p. 199)
Les données GPS montrent non seulement des déplacements caractérisant des
mouvements d’extension est / ouest dans la partie centrale des Alpes. Lyon
s'éloigne actuellement de Turin d'environ 0,5 mm / an.
Ainsi, on observe, dans un contexte de contraintes compressives, des phénomènes
d'extension traduisant un effondrement de la chaîne. Ces phénomènes contribuent
à la pénéplanation (formation d’une pénéplaine).
Différentes étapes
d'un cycle
orogénique
1- Surrection, phase active de la collision : les forces convergentes dominent
2- montagne mure : équilibre entre les forces de convergences et gravitaires (poids
et poussée d'Archimède). Extension au coeur de la chaîne / convergence au bord
3- pénéplanation, aplanissement de la chaîne : fin de la collision, les forces de
convergence deviennent inférieure aux forces gravitaires, la chaîne s’effondre dans
sa région centrale
Au niveau des Alpes, la convergence entre la plaque adriatique et la plaque
européenne semble bloquée. Les mouvements de convergence ne sont plus
suffisants pour soutenir les reliefs. On observe une extension au cœur de la chaîne
ce qui entraîne une compression en bordure.
C'est une chaîne de montagnes « mures » : La croûte s’étire et s’amincit.
En surface, plus froide et plus fragile, la croûte se casse ;
Plus en profondeur, ramollie par des phénomènes thermiques, elle est plus
plastique et s’amincit sans rupture.
Cycle orogénique : ensemble des phénomènes qui président à la formation puis à
la disparition d’une chaîne de montagne. La durée moyenne d'un cycle orogénique
est estimée à 150 millions d'années.
Ces déformations, avec l'action de l'érosion, contribuent donc à la disparition
progressive des reliefs des Alpes et à la formation d'une future pénéplaine (d'ici 90
millions d'années).
6- Le recyclage de la lithosphère continentale
document de la p. 200 / 201
Suite à la formation d’une chaîne de montagnes, la lithosphère continentale est
recyclée. En premier lieu, elle est transformée par l’épaississement crustal
(métamorphisme et magmatisme) puis elle est dégradée par l’érosion. Ainsi, les
particules produites sont transportées et forment des sédiments. Ce recyclage se
poursuit lorsque ces sédiments sont mobilisés dans un nouveau contexte de
subduction (fusion partielle) ou de collision (compression, épaississement,
métamorphisme).
Ce recyclage de la lithosphère continentale explique pourquoi elle a conservé les
roches les plus anciennes de la Terre.
Ce n’est pas le cas de la lithosphère océanique, dont la quasi-totalité disparaît dans
le manteau au niveau des zones de subduction.