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Caractéristiques de la croûte continentale

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Objectif(s)

Observer qu'il existe une grande diversité de roches continentales, témoins de la dynamique à la surface de la planète.

Points clés

La croûte continentale présente une grande diversité de roches :

un bouclier granitique ancien (roche magmatique plutonique) ;
des roches sédimentaires et des roches volcaniques (basaltes, andésites) qui recouvrent le bouclier granitique ;
à la périphérie de ce bouclier, on trouve des roches métamorphiques qui sont le témoin des déformations subies.

Pour bien comprendre

Tectonique des plaques.
Structure interne de la Terre.

La lithosphère continentale est constituée de la croûte continentale reposant sur la partie supérieure du manteau. Contrairement au domaine océanique l’épaisseur de la croûte continentale est très variable. Elle est en moyenne de 35 km mais peut atteindre jusqu’à 75 km sous les reliefs. Au contraire, la croûte océanique présente une épaisseur constante comprise entre 7 et 12 km.

1. Hétérogénéité du domaine continental

La France est caractérisée par ses paysages variés qui ont évolué au cours des temps géologiques. Cette richesse est directement liée à la variété des roches constituant le sous-sol français.

On observe un socle granitique présent à l’affleurement en Bretagne et dans le centre de la France.
Ce socle granitique est recouvert par des roches sédimentaires dans les bassins sédimentaires (Bassin parisien, Bassin Aquitain) et dans les fossés d’effondrement (Fossé Rhénan).
En Auvergne, on trouve les traces d’une activité volcanique.
Dans les massifs montagneux, les granites, roches magmatiques sont associés à du gneiss, roche métamorphique.

Doc. 1 : Carte géologique de la France.

Ainsi, contrairement au domaine océanique, le domaine continental présente une forte hétérogénéité pétrographique.

Les roches caractéristiques du domaine continental (mais aussi du domaine océanique) peuvent être classées dans trois grands groupes :

Les roches magmatiques, produits du refroidissement d’un magma. Ce refroidissement peut se faire soit à la surface de la terre ce qui donne les roches volcaniques (basalte, andésite), soit en profondeur formant les roches plutoniques (granite, gabbro).
Les roches sédimentaires, issues de la désagrégation des roches continentales (calcaire, argile, grès,...). Elles recouvrent environ 11% de la surface du globe.
Les roches métamorphiques, formées à partir de roches existantes qui ont subi des transformations minéralogiques à l’état solide (gneiss).

2. Les différentes roches de la croûte continentale

a. Nature des roches continentales

Les nombreux bassins sédimentaires, où les roches continentales affleurent à la surface, ne sont pas représentatifs de la composition globale de la croûte continentale. En effet, les roches sédimentaires (2,5 km de profondeur en tout) masquent un socle continental (30 à 65 km de profondeur). Les sédiments comme le calcaire, l'argile, le grès, accessibles par forage, sont présents uniquement en couches minces. La composition chimique du socle continental est en revanche beaucoup plus représentative de la croûte continentale. Les principales roches recueillies sont des granitoïdes (granites, granodiorite, diorite).

Les granitoides sont des roches magmatiques de type plutonique. Ils sont de texture grenue (holocristalline). Ils se forment en profondeur par cristallisation lente dans les plutons à partir d’un magma riche en silice. Le granite est formé en abondance de quartz (SiO₂) associé à des feldspaths plagioclases et des feldspaths potassiques ainsi que des micas noirs (biotite) et micas blancs (muscovite) tandis que les diorites présentent des amphiboles indiquant que ces roches se sont formées à partir d’un magma d’origine mantellique hydraté.
Les roches sédimentaires se forment par dépôts successifs de sédiments issus de la désagrégation des roches continentales.
Parmi ces roches on peut citer le grès (désagrégation du granite en sable), le calcaire (issus de la précipitation des carbonates dans les fonds marins), l’argile (désagrégation des roches silicatées en fines particules), la marne (mélange d’argile et de calcaire).
Les roches magmatiques volcaniques sont de plusieurs types :
- le basalte issu du volcanisme de type effusif ;
- les andésites issus du volcanisme de type explosif.
Les roches métamorphiques (exemple : gneiss, schistes) sont retrouvées dans les chaînes de montagnes récentes (exemple : les Alpes). Elles témoignent des différentes déformations subies.

b. Propriétés physiques des roches continentales

Il est possible de calculer la densité d’une roche en suivant le protocole suivant :

Peser l’échantillon de roche.
Placer l’échantillon dans une éprouvette graduée de 500 mL.
Remplir d’eau l’éprouvette jusqu’à 500 mL.
Récupérer l’eau dans une seconde éprouvette de 500 mL et calculer le volume occupé par l’échantillon de roche.
Calculer la densité (d) de la roche :

M_{volumique eau} = 1
M_roche = masse de l'échantillon de roche trouvé en 1.
V_roche = volume occupé par la roche, trouvé en 4.
La densité (d) trouvée n'a pas d'unité car c'est le rapport de 2 masses volumiques.

La densité de quelques roches est donnée dans le tableau suivant :

	Nom de la roche	Densité
Roches volcaniques	Andésite	2,4 à 2,8
Roches volcaniques	Basalte (compact)	2,7 à 3,2
Roches sédimentaires	Argile	2,2 à 2,6
	Craie	1,25
	Grès	1,8 à 3,2
Roches plutoniques	Granite	2,4 à 2,8
	Rhyolite	2,2 à 2,7
	Gabbro	2,9 à 3,1

Tableau 1 : Densité des différentes roches de la croûte terrestre.

Les roches composant la croûte continentale présentent des densités plus faibles que les roches composant majoritairement la croûte océanique (basalte compact, gabbro).
Par conséquent, la croûte continentale présente une densité moyenne plus faible (2,8) que celle de la croûte océanique. Cette différence de propriété physique joue un rôle important lors des mouvements de subduction et va avoir un impact sur l'épaisseur de la croûte continentale.