Le domaine continental et sa dynamique

TS – Thème 1B : Le domaine continental et sa dynamique
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H. Zelsmann, lycée Europole – F. Arbid, lycée Philibert Delorme
Le domaine continental et sa dynamique
I La caractérisation du domaine continental : lithosphère continentale, reliefs
et épaisseur crustale :
1 approche de la notion d’isostasie (Etude d’un rééquilibrage)
 Observation de mouvements verticaux ascendants de la lithosphère continentale
d’épaisseur normale (ex : Nord-Est du Canada) suite à la fonte d’une calotte
glaciaire.
↔ Notion d’un équilibre réalisé entre la couche superficielle et rigide qu’est la
lithosphère et la couche profonde et ductile qu’est l’asthénosphère : la lithosphère
« flotte » sur l’asthénosphère. Cet équilibre est appelé équilibre isostatique.
 Explication : Suite à la fonte de la calotte, l’équilibre isostatique est rompu. Le
soulèvement correspond à un mouvement vertical de rééquilibrage (= rebond
post-glaciaire).
Illustration 1 : Rebond post-glaciaire
Duplos rouges : croûte continentale (d =
2,7)
Duplos verts, lestés : manteau supérieur
lithosphérique (d = 3,3)
Duplos blancs : glace (d = 0,9)
 Définition de l’isostasie :
Equilibre lithostatique des enveloppes superficielles réalisé à partir d’une certaine
profondeur, qu’il est possible de matérialiser par une surface théorique dite de
compensation ou d’égale pression (le poids des colonnes de matière unitaires situées
au-dessus du niveau de compensation est constant).
2 Dualité d’altitude océans-continents
Extrait du programme de l'enseignement spécifique de SVT en Terminale S :
« La lithosphère est en équilibre (isostasie) sur l'asthénosphère. Les différences
d'altitude moyenne entre les continents et les océans s'expliquent par des différences
crustales. La croûte continentale, principalement formée de roches voisines du granite,
est d'une épaisseur plus grande et d'une densité plus faible que la croûte océanique ».
 Données de sismologie :

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Epaisseur moyenne de la croûte continentale = 35 km > Epaisseur moyenne de la
croûte océanique = 7 km
 Mesures de masses volumiques (en relation avec composition minéralogique) :
Densité moyenne de la croûte continentale = 2,7 < Densité moyenne de la croûte
océanique = 2,9
=> Dans le cadre de l’équilibre isostatique, ces différences d’épaisseur et de densité
expliquent que l’altitude moyenne des océans soit inférieure à l’altitude
moyenne des continents.
Illustration 2 : Dualité d’altitude océans-continents
Duplos rouges : croûte continentale (d
= 2,7)
Duplos bleus, un peu lestés : croûte
océanique (d = 2,9)
Duplos verts, lestés : manteau supérieur
lithosphérique (d = 3,3)
3 Reliefs continentaux et épaisseur de la croûte continentale
Extrait du programme de l'enseignement spécifique de SVT en Terminale S :
« Au relief positif qu'est la chaîne de montagnes, répond, en profondeur, une importante
racine crustale ».
 Situation d’appel : reliefs positifs (chaînes de montagnes) = surcharge
pondérale. Comment l’équilibre isostatique peut-il être réalisé malgré cette
surcharge ?
 Données sur la profondeur du Moho, par exemple en France : cette profondeur
est variable, elle est plus importante sous les reliefs.
=> Notion de racine crustale, moins dense que le manteau ↔ réalisation de l’équilibre
isostatique.
Illustration 3 : Racine crustale sous un massif montagneux

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Duplos rouges : croûte continentale (d
= 2,7)
Duplos verts, lestés : manteau supérieur
lithosphérique (d = 3,3)
4 Modèles de Pratt et d’Airy
Présentation des modèles de Pratt et d’Airy et question : quel modèle est adapté à quel
cas évoqué précédemment?
 Le modèle de Pratt est bien adapté pour expliquer la différence d’altitudes
océans-continents. En effet, la croûte océanique est plus dense et moins épaisse
que la croûte continentale, elle émerge alors moins.
 Le modèle d’Airy est bien adapté pour le cas d’un épaississement de la
lithosphère continentale. En effet, la présence de racines crustales moins
denses que la matière environnante permet de compenser l’excès de masse dû au
relief.
II La convergence lithosphérique : contexte de la formation des chaînes de
montagnes : Moteur de la subduction (Etude de la rupture d’un équilibre isostatique)
Extrait du programme de l'enseignement spécifique de SVT en Terminale S :
« La différence de densité entre l'asthénosphère et la lithosphère océanique âgée est la
principale cause de la subduction. En s'éloignant de la dorsale, la lithosphère océanique
se refroidit et s'épaissit. L'augmentation de sa densité au-delà d'un seuil d'équilibre
explique son plongement dans l'asthénosphère ».
Explicitation de la cause de la subduction :
 Quand densité moyenne lithosphère océanique < densité moyenne asthénosphère, l’équilibre
isostatique est réalisé : la lithosphère (ici océanique) repose en équilibre sur
l’asthénosphère.
 Or, (calcul élèves) quand l’âge de la lithosphère océanique augmente, il y a
augmentation de sa densité moyenne (l’épaisseur de manteau supérieur
lithosphérique (d= 3,3) augmente tandis que celle de la croûte océanique reste
inchangée (d = 2,9)).
 Quand densité moyenne lithosphère océanique > densité moyenne asthénosphère, il y a
rupture de l’équilibre isostatique, la lithosphère océanique plonge dans
l’asthénosphère : c’est la subduction.
Image 4 : Subduction de la lithosphère océanique dans l’asthénosphère

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Duplos bleus, un peu lestés : croûte
océanique (d = 2,9)
Duplos verts, lestés : manteau supérieur
lithosphérique (d = 3,3)
III La disparition des reliefs
Extrait du programme de l'enseignement spécifique de SVT en Terminale S :
« On y observe [dans les chaînes de montagnes anciennes] à l'affleurement une plus
forte proportion de matériaux transformés et/ou formés en profondeur ».
 Calculs, observations :
- Vitesse d’érosion calculée (à partir de la masse de sédiments par exemple) >
vitesse de l’évolution (abaissement) de l’altitude d’une chaîne de montagne au
cours du temps.
- Profondeur Moho chaînes de montagnes jeunes (ex : Alpes) > profondeur Moho
chaînes de montagnes anciennes (ex : Massif central)
- Proportion de matériaux transformés et/ou formés en profondeur retrouvés
à l’affleurement dans les chaînes de montagnes anciennes (ex : Massif Central) >
Proportion de matériaux transformés et/ou formés en profondeur retrouvés à
l’affleurement dans les chaînes de montagnes récentes (ex : Alpes)
 Explication :
Erosion => Réajustement isostatique <=> Remontée de la racine crustale =>
affleurement de matériaux transformés et/ou formés en profondeur.
Au bout de plusieurs cycles érosion/rééquilibrage isostatique, l’épaisseur de la croûte
continentale tend à être ramenée à environ 30 km (stade pénéplaine).
Illustration 5 : Erosion et remontée de la racine crustale

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Duplos rouges : croûte continentale (d =
2,7)
Duplos verts, lestés : manteau supérieur
lithosphérique (d = 3,3)