Chapitre 2: La formation des chaînes de montagne
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Chapitre 2: La formation des chaînes de montagne Comment se forment les chaînes de montagne? • A partir de ces cartes présentant le situations avant la formation des Alpes, retrouve un scénario possible pour leur formation. « De 190 à 120 millions d’années :L’océan Téthys continue à s’élargir entre l’Europe et l’Afrique Puis au Malm (Jurassique supérieur), un rift se forme entre L’Europe et l’Amérique du Nord qui donnera naissance à l’Atlantique nord. Ce mouvement de plaque entraîne une rotation du microcontinent Ibérie, qui se détache de l’Europe pour former le rift Valaisan. La pointe nord-est de l’Ibérie, appelée domaine Briançonnais par les géologues, formera par la suite la partie principale des Préalpes » http://www-sst.unil.ch/Musee/geosciences/regions/chaine_alpes/formation/ consulté en juin 2008 Hypothèse Conséquence vérifiables Formation d’un océan ( La Téthys) On doit trouver: - Des traces de marges continentales passives - Des traces de lithosphère océanique - Des traces de sédiments marins Disparition de l’océan par subduction ( remontée de l’Afrique) - Des traces de convergence ( failles , plis, charriages) - Métamorphisme indiquant la subduction de la lithosphère océanique et de la collision I) Le scénario de la formation d’une chaîne de montagne TP 23« Vérification du scénario de la formation d’une chaîne de montagne • A l’aide du fichier KMZ « visite Alpes », on va réaliser une sorte virtuelle dans les alpes et pour chaque arrêt , on va noter les éléments qui permettront de valider le scénario proposé Aide : Arrêt 1 Aide : Arrêt 1, 2,3 pour le métamorphisme Correction: Arrêt 1: Les ophiolites du Chenaillet Radiolarites et calcaires Roche A Roche B Métagabbro: Métamorphisme avec Actinote, chlorite Roche C Le métagabbro se refroidit en s’éloignant de la dorsale , les nouveaux minéraux se forment avec l’eau, ( idem pour la serpentinisation) Validation de l’étape: Océan ancien Arrêt 4: Massif de Rochail et Taillefer Les blocs basculés sont les indices d’un amincissement crustal lors de l’étirement de la croûte continentale qui se fissure sous l’action du rift =Marge passive Sédimentation syn-rift Sédimentation anté-rift Validation scénario: Ouverture d’un océan ancien Sédimentation post-rift • Arrêt 2 et 3: Eclogite du Mont Viso, Métagabbro du Guil Métagabbro à glaucophane= enfouissement haute pression/Basse T° Eclogite à Grenat=Enfouissement très haute pression/Basse T° Validation étape Subduction de la lithosphère océanique • Arrêt 5: Trace Collision continentale Nappes de charriage • Failles Validation Etape Collision continentale Plis Clique sur l’image puis observe • Page 170 Profil ECORS Bilan • Plusieurs indices témoignent du processus de convergence lithosphérique à l’origine des chaînes de montagne. des lambeaux de lithosphère océanique ( Ophiolites) situés à la suture entre deux plaques. Preuve de l’existence d’un océan disparu. des traces de marges passives (blocs basculés et séries sédimentaires) vestiges de l’ouverture d’un océan ancien des roches métamorphiques renfermant des associations minéralogiques qui témoignent d’une subduction des structures compressives témoignent de la collision des plaques ( plis, nappes de charriages, failles inverses) • Ainsi une montagne né d’un contexte compressif qui engendre une subduction de la lithosphère océanique sous la lithosphère continentale puis une collision entre les deux lithosphères continentales; la persistance des mouvements participe à l’épaississement crustal ( relief élevé, racine profonde) • En analysant un profil ECORS, on constate des chevauchements importants des deux croutes en collision: tandis que l'essentiel de la lithosphère continentale continue de subduire, la partie supérieure de la croûte s'épaissit par empilement de nappes dans la zone de contact entre les deux plaques. II) Le moteur de la subduction • On constate que la lithosphère océanique n’excède pas 200Ma, elle disparait ensuite sous la lithosphère continentale. • Comment expliquer la subduction? • Devoir maison question livre page 173 questions 1 à 5 • 1) Les documents 1 et 2 nous indiquent quelques propriétés de la lithosphère océanique. plus on s’éloigne de la dorsale plus le flux thermique diminue. En vieillissant la lithosphère océanique se refroidit, et s’épaissit. En effet, alors que la croute a une épaisseur constante d’environ 7 KM, l’épaisseur de la lithosphère varie et dépend de la température ici l’isotherme 1300°C . Au-delà de l’isotherme 1300°C, le comportement de la péridotite est ductile, on se trouve donc dans l’asthénosphère. Plus on s’éloigne de la dorsale plus le flux thermique diminue, ce refroidissement et donc l’augmentation de la profondeur de l’isotherme 1300°C permet à la lithosphère océanique de s’épaissir aux dépends de l’asthénosphère. Or l’éloignement à la dorsale est proportionnel à son âge donc plus la lithosphère vieillit plus elle s’épaissit Comment expliquer l’augmentation de la densité globale de la lithosphère ?En fait, plus la lithosphère vieillit plus sa proportion en manteau plus dense est grande , la croûte , elle, garde la même densité et la même épaisseur. Ainsi la densité de la lithosphère se rapproche de celle du manteau lithosphérique qui est lui-même plus dense car plus froid que l’asthénosphère d’où il provient. Ainsi la densité de la lithosphère augmente et elle s’enfonce dans l’asthénosphère par subsidence car elle devient plus lourde que celle-çi . D’après le principe de l’isostasie ,il faut que la densité de la lithosphère soit plus faible que celle de l’asthénosphère. On aura donc une rupture de l’équilibre à partir du moment où ML=MA • On a donc (7X2,9)+(h-7)3,3=3,25h , donc h=56 Km • Et d’après le doc 2 on a hL=9,2t , ici on aura 56=9,2t soit t= 37 Ma environ • A partir de 37 Ma , on aura rupture de l’équilibre La lithosphère plonge sous l’asthénosphère en raison de sa densité, en effet la densité du manteau lithosphérique étant plus élevé que celle de l’asthénosphère, à partir d’une certaine épaisseur la croute plus légère ne fait plus office de flotteur. Cette subduction est entretenue par le métamorphisme qui transforme les roches de la croûte qui deviennent à leur tour très denses. Bilan • La lithosphère océanique s’épaissit et se refroidit au fur et à mesure qu’elle s’éloigne de la dorsale. • Sa densité augmente donc progressivement en raison de l’augmentation de la proportion du manteau (d=3,3). Il en résulte en enfoncement appelée subsidence thermique. • Au bout d’un certain temps la densité de la lithosphère océanique devient plus élevée que celle de l’asthénosphère, l’équilibre isostatique est rompu et avec un certain retard, la lithosphère plonge dans l’asthénosphère.