Épaississement de la croûte continentale
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Objectif(s)
Quels sont les témoins d’un
épaississement de la croûte continentale ?
L’altitude moyenne à la surface des continents
est de + 300 m.
Toutefois, il existe certains reliefs beaucoup plus élevés : ce sont les chaînes de montagnes récentes comme les Alpes ou l’Himalaya.
Ces chaînes de montagnes sont le résultat d’une collision entre deux blocs continentaux qui a conduit à l’épaississement et au raccourcissement de la croûte continentale.
Dans la chaîne des Alpes que nous prendrons comme exemple, on estime à 5 mm / an la vitesse de raccourcissement et 2 mm / an la vitesse de surrection (élévation) des massifs alpins et jurassiens.
Toutefois, il existe certains reliefs beaucoup plus élevés : ce sont les chaînes de montagnes récentes comme les Alpes ou l’Himalaya.
Ces chaînes de montagnes sont le résultat d’une collision entre deux blocs continentaux qui a conduit à l’épaississement et au raccourcissement de la croûte continentale.
Dans la chaîne des Alpes que nous prendrons comme exemple, on estime à 5 mm / an la vitesse de raccourcissement et 2 mm / an la vitesse de surrection (élévation) des massifs alpins et jurassiens.
1. La chaîne des Alpes : présentation
La chaîne des Alpes s’étend sur
environ 1 000 km de Nice à Vienne en Autriche et
forme un arc de cercle entre la côte d’Azur
(Nice), le lac Léman et la riviera italienne. Cette
partie est caractérisée par des sommets
très élevés : Le Mont Blanc (4 810
m), Le Grand Paradis (4 061 m), Le Cervin (4 478 m), Le
Mont Viso (3 841 m).
Les études sismologiques ont permis de localiser la discontinuité de Mohorovicic (limite croûte continentale et du manteau supérieur) sous la chaîne de montagnes. On constate qu’elle est très profonde jusqu’à 70 à 80 km sous les reliefs les plus importants.
La chaîne des Alpes est bordée au Nord et au Sud par des bassins sédimentaires de type détritiques (bassins péri-alpins) formés à partir des produits d’érosion de la chaîne elle-même.
Au niveau de l’arc de cercle, on observe d’Ouest en Est une succession de roches sédimentaires et de roches métamorphiques plissées dans lesquelles on détecte des massifs granitiques et métamorphiques.
La présence de déformations des roches (plissement et métamorphisme) témoigne d’importantes contraintes tectoniques dans cette région.
Les études sismologiques ont permis de localiser la discontinuité de Mohorovicic (limite croûte continentale et du manteau supérieur) sous la chaîne de montagnes. On constate qu’elle est très profonde jusqu’à 70 à 80 km sous les reliefs les plus importants.
Une chaîne de montagnes est donc une région
où la croûte continentale est
particulièrement épaisse. On appelle
cet épaississement la racine crustale.
La chaîne des Alpes est bordée au Nord et au Sud par des bassins sédimentaires de type détritiques (bassins péri-alpins) formés à partir des produits d’érosion de la chaîne elle-même.
Au niveau de l’arc de cercle, on observe d’Ouest en Est une succession de roches sédimentaires et de roches métamorphiques plissées dans lesquelles on détecte des massifs granitiques et métamorphiques.
La présence de déformations des roches (plissement et métamorphisme) témoigne d’importantes contraintes tectoniques dans cette région.
2. Les témoins tectoniques : chevauchements et
décrochements
L’observation de la chaîne des Alpes permet de
voir des structures géologiques particulières
qui sont les témoins d’une compression
tectonique importante :
• Des plis qui résultent de la déformation des roches en profondeur lors d’une augmentation de la température. Les roches adoptent alors un comportement plastique.
• Des failles inverses qui se forment dans les zones superficielles plus froides. La roche adopte alors un comportement cassant. Sous l’effet des forces de compression un compartiment plus ancien remonte au-dessus d’un compartiment plus récent.
• Des décrochements qui correspondent à des mouvements horizontaux des compartiments le long d’une faille verticale dite « décrochante ».
• Des chevauchements (d) qui conduisent un ensemble de terrains à en recouvrir un autre. Les deux blocs présentent alors un contact anormal peu incliné. Lorsque le chevauchement est important (plusieurs km) on parle de nappe de charriage.
Cette compression tectonique se poursuit en profondeur où on observe une superposition d’écailles crustales : prisme d’accrétion, aboutissant à un épaississement et un raccourcissement de la croûte continentale. C’est l’orogenèse.
• Des plis qui résultent de la déformation des roches en profondeur lors d’une augmentation de la température. Les roches adoptent alors un comportement plastique.
• Des failles inverses qui se forment dans les zones superficielles plus froides. La roche adopte alors un comportement cassant. Sous l’effet des forces de compression un compartiment plus ancien remonte au-dessus d’un compartiment plus récent.
• Des décrochements qui correspondent à des mouvements horizontaux des compartiments le long d’une faille verticale dite « décrochante ».
• Des chevauchements (d) qui conduisent un ensemble de terrains à en recouvrir un autre. Les deux blocs présentent alors un contact anormal peu incliné. Lorsque le chevauchement est important (plusieurs km) on parle de nappe de charriage.
Cette compression tectonique se poursuit en profondeur où on observe une superposition d’écailles crustales : prisme d’accrétion, aboutissant à un épaississement et un raccourcissement de la croûte continentale. C’est l’orogenèse.
3. Les témoins pétrographiques : le
métamorphisme des roches
Les roches métamorphiques se forment suite à
des variations importantes des conditions de pression et
de température. Elles subissent des
transformations minéralogiques et
structurales sans que leur composition chimique ne soit
affectée.
Les zones orogéniques (formation des chaînes de montagnes récentes) sont des zones qui favorisent le métamorphisme. En effet, sous l’effet des contraintes, les roches vont être comprimées et vont pouvoir être enfouies ou au contraire être amenées vers la surface très rapidement.
Les roches sédimentaires et cristallines alpines ont quasiment toutes subies du métamorphisme mais avec des degrés plus ou moins importants.
On observe d’Ouest en Est (Document 1) :
- Des roches sédimentaires présentant un degré de métamorphisme faible ;
- Des roches présentant un faciès de schistes verts (métamorphisme de type pression intermédiaire et haute température) ;
- Des roches présentant un faciès de schistes bleus à glaucophane caractéristiques de conditions de métamorphisme de basse température et haute pression ;
- Des roches présentant un faciès éclogite correspondant aussi à des conditions de métamorphisme de basse température et haute pression ;
- Des ophiolites, restes de l’ancienne lithosphère océanique et ayant subies du métamorphisme de type haute pression et basse température (métagabbro et méta péridotite).
L’étude des roches métamorphiques permet de reconstituer les conditions de température et de pression régnant dans la région lors de leur formation. Notamment, le métamorphisme de haute pression et basse température traduit un enfouissement des roches lors de la subduction et résulte de l’épaississement de la croûte continentale.
Les zones orogéniques (formation des chaînes de montagnes récentes) sont des zones qui favorisent le métamorphisme. En effet, sous l’effet des contraintes, les roches vont être comprimées et vont pouvoir être enfouies ou au contraire être amenées vers la surface très rapidement.
Les roches sédimentaires et cristallines alpines ont quasiment toutes subies du métamorphisme mais avec des degrés plus ou moins importants.
On observe d’Ouest en Est (Document 1) :
- Des roches sédimentaires présentant un degré de métamorphisme faible ;
- Des roches présentant un faciès de schistes verts (métamorphisme de type pression intermédiaire et haute température) ;
- Des roches présentant un faciès de schistes bleus à glaucophane caractéristiques de conditions de métamorphisme de basse température et haute pression ;
- Des roches présentant un faciès éclogite correspondant aussi à des conditions de métamorphisme de basse température et haute pression ;
- Des ophiolites, restes de l’ancienne lithosphère océanique et ayant subies du métamorphisme de type haute pression et basse température (métagabbro et méta péridotite).
Doc. 1 : Carte géologique simplifiée
du métamorphisme alpin.
L’étude des roches métamorphiques permet de reconstituer les conditions de température et de pression régnant dans la région lors de leur formation. Notamment, le métamorphisme de haute pression et basse température traduit un enfouissement des roches lors de la subduction et résulte de l’épaississement de la croûte continentale.
L'essentiel
La surface des continents qui recouvrent environ 30 % de la
surface terrestre est caractérisée par un
relief varié : des plaines, des plateaux et des
chaînes de montagnes récentes. Ces
dernières ne sont pas localisées au hasard ;
elles sont présentes à la jonction de deux
plaques lithosphériques qui sont soumises à
un mouvement de convergence l’une par rapport
à l’autre.
Ce mouvement de convergence a conduit à la disparition d’un océan et à la collision de deux blocs continentaux qui a pour conséquence la compression et l’épaississement de la croûte continentale. Ainsi, sous chaque chaîne de montagnes récente, on constate que la discontinuité de Mohorovicic (Moho) peut atteindre une profondeur de 70 à 80 km.
Il existe de nombreux témoins tectoniques et pétrographiques de cette compression et de cet épaississement crustal :
- Des plissements, des failles inverses, des décrochements et des chevauchements
- Des transformations minéralogiques et structurales des roches appelées métamorphisme.
La reconstitution de la chronologie de ces transformations notamment métamorphiques permet de mieux comprendre l’histoire géologique de la formation d’une chaîne de montagne incluant (i) la subduction d’une lithosphère océanique, (ii) la fermeture d’un océan et (iii) la collision continentale conduisant à la surrection d’une chaîne de montagnes.
Ce mouvement de convergence a conduit à la disparition d’un océan et à la collision de deux blocs continentaux qui a pour conséquence la compression et l’épaississement de la croûte continentale. Ainsi, sous chaque chaîne de montagnes récente, on constate que la discontinuité de Mohorovicic (Moho) peut atteindre une profondeur de 70 à 80 km.
Il existe de nombreux témoins tectoniques et pétrographiques de cette compression et de cet épaississement crustal :
- Des plissements, des failles inverses, des décrochements et des chevauchements
- Des transformations minéralogiques et structurales des roches appelées métamorphisme.
La reconstitution de la chronologie de ces transformations notamment métamorphiques permet de mieux comprendre l’histoire géologique de la formation d’une chaîne de montagne incluant (i) la subduction d’une lithosphère océanique, (ii) la fermeture d’un océan et (iii) la collision continentale conduisant à la surrection d’une chaîne de montagnes.
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