Chapitre 9 Convergence lithosphérique et collision continentale
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Partie D La convergence lithosphérique et ses effets Chapitre 9 Convergence lithosphérique et collision continentale. Introduction : Doc 1 p 186 Certaines grandes chaînes de montagnes (Alpes, Himalaya) ne sont pas situées dans des zones actuelles de subduction. Elles se trouvent cependant à la limite entre deux plaques convergentes (Plaque eurasiatique/ Africaine ; Plaque Eurasiatique / Indo australienne). Comment expliquer la formation de ces reliefs par convergence ? I) Les témoins d'un ancien domaine océanique A) Présence d’anciennes marges passives Doc 2 P 221 La formation d'un océan débute par l'extension et la rupture de la lithosphère continentale. Lorsque l'amincissement des rifts continentaux est trop important, des marges passives se forment Ce sont des zones de transition entre la croûte continentale et la croûte océanique. Elles constituent des bordures stables des continents. Elles sont découpées par des failles normales qui bordent des blocs basculés : c'est le rifting. On retrouve à certains endroits dans les chaînes de collision des séries de failles normales plus ou moins parallèles (extension) qui délimitent des blocs basculés larges de plusieurs Km. Ces structures sont semblables à celles des marges passives continentales actuelles, d'autant plus que l'on observe à leur surface des sédiments rappelant la succession des sédiments pré rift, syn rift et post rift sur les blocs basculés. Ces marges passives déformées sont des témoins de l’extension continentale. B) Présence d’une ancienne lithosphère océanique Doc1 page 220 On observe à l'affleurement une succession de 3 roches : serpentines (ancienne péridotite altérée), métagabbro (hornblende et chlorite actinote) ou gabbro initial et basaltes en coussins. Cette succession est caractéristique d'une lithosphère océanique formée à l'axe d'une dorsale puis hydratée au cours de l'expansion océanique. La succession de ces 3 roches en surface est appelée ophiolite (= lithosphère océanique de surface) témoigne donc de la formation puis de l'expansion de l'océan aujourd'hui disparu mais dont les lambeaux de sa lithosphère ont été incorporés à la chaîne lors de la collision. II) Les témoins d’une ancienne subduction (paleosubduction) Livre p 222, 223 On observe dans le massif alpin des métagabbros à glaucophane, des métagabbros à grenat et jadéite et des métagabbros à coésite (forme ultra haute pression du quartz). Ces roches sont des témoins d'une lithosphère océanique subduite dont les roches ont subi un métamorphisme HP-BT. Elles prouvent donc la disparition de l'océan alpin par subduction. Elles ont été ramenées en surface au cours de la collision. La disposition géographique de ces roches (d'Ouest en Est) laisse supposée d'une subduction de la lithosphère océanique eurasiatique sous la plaque africaine. Suite à la disparition de la totalité de la lithosphère océanique par subduction, ce sont deux lithosphères continentales qui convergent l'une vers l'autre. Il en résulte la formation d'une chaîne de montagne appelée chaîne de collision qui sont les alpes franco-italiennes actuelles (ou Himalaya). Quelles sont les caractéristiques des chaînes de collision ? III) Les caractéristiques morphologiques et géométriques des chaînes de collision A) Un marqueur topographique : le relief Livre p 226 et 227, document 1 p 218 et 219 La croûte continentale, composée de granites et de gneiss a une densité (2.6) inférieure à celle de l'asthénosphère (3.4). Une croûte continentale n'entre donc pas en subduction. Deux lithosphères continentales convergentes s'affrontent et se découpent en écailles qui s'empilement les unes sur les autres, ce qui a pour conséquence d'augmenter les reliefs en surface. On retrouve des reliefs élevés dans les chaînes de collision (5 Km dans les Alpes). Partie D La convergence lithosphérique et ses effets B) Un marqueur structural : la racine crustale Doc 8 page 233, document 2 p 218 et 219 Le raccourcissement horizontal est compensé par l'épaississement de la croûte qui se traduit en surface par la formation de reliefs. Mais cet épaississement est bien plus important en profondeur, on observe une augmentation de 40 à 50 Km. Il forme ce que l'on appelle une racine crustale. Les données des profils sismiques montrent que le Moho plonge dans les Alpes de 60 Km de profondeur au centre de la chaîne, indiquant une racine importante dans la partie interne de cette chaîne. C) Des marqueurs tectoniques : les plis, les failles inverses, les chevauchements et nappes de charriage On observe à la surface des chaînes de collision les structures tectoniques suivantes : • les plis (doc l p 216) sous l'effet de contraintes tectoniques convergentes les roches se déforment sans se rompre, • les failles inverses (doc2 p 216) idem mais les roches se cassent, si la contrainte est compressive, le compartiment supérieur (série chevauchante) chevauche le compartiment inférieur (série chevauchée), • les chevauchements (doc3 p 217) le long de la faille inverse c'est tout un ensemble de terrains qui en chevauche un autre sur quelques kilomètres • les charriages (doc4 p217) il s'agit d'un chevauchement de très grande amplitude. On appelle nappe de charriage une portion entière de lithosphère continentale pouvant provenir d'une région très éloignée (50 Km), qui a été déplacée pendant des Ma, pour venir recouvrir et parfois doubler l'épaisseur de la lithosphère chevauchée. On retrouve souvent des terrains anciens sur des terrains récents. Conclusion : L'ensemble de tous ces marqueurs permet de démontrer que les chaînes de collision sont des lieux de raccourcissement et d'épaississement de la lithosphère continentale (surtout en profondeur). Après la collision la chaîne de montagne est le lieu d'une évolution tardive : érosion en surface et fusion partielle en profondeur (l'érosion provoque moins de pression sur les roches, la racine crustale qui remonte, baisse de pression = fusion partielle). La collision continentale est l'aboutissement du processus de fermeture océanique résultant de la convergence des plaques lithosphériques. Des lambeaux de Lithosphère Océaniques (ophiolites) ont été incorporés au cours de la collision et ont été ramenés en surface. Les ophiolites sont pour nous des outils de reconstitution de l'histoire de la formation des Alpes.
