Les traces du passé mouvementé de la Terre

Pour les géologues, les continents ne correspondent pas seulement aux terres émergées (29 % de la surface ) mais également, la croûte continentale, les plateformes, les talus continentaux (45 % de la surface). Au cours des temps géologiques, se sont accrus les surfaces continentales par adjonction de chaînes de montagnes successives. Les continents gardent dans leurs cicatrices, la mémoire des différentes orogenèses nées à des latitudes et des longitudes différentes.

Quelles sont les traces du passé mouvementées de la Terre ?

I/  Les traces de la fragmentation continentale et de l’ouverture océanique

Quelles sont les traces de la fragmentation continentale ?

A/ Les rifts continentaux, lieu de fragmentation de la lithosphère continentale.

TP 4 Les marques de la fragmentation continentale et de l’ouverture océanique

Animation montrant la mise en place des sédiments au moment de la formation du rift

animation riftLa sismique réflexion permet d’identifier les structures présentes au niveau des jonctions entre les océans et les continents. Les bordures des océans sont appelées marges passives, zones sismiquement peu actives comportant de nombreuses failles normales courbes (failles listriques) formant des blocs basculés. Ceux ci peuvent être recouverts de sédiments pré-rifts, syn-rifts et post-rifts :

– Les sédiments pré-rift sont ceux qui se sont déposés avant la formation du rift

– Les sédiments syn-rift qui se déposent au moment de la formation du rift.  Ils prennent une forme en éventail car ils se déposent lors de la mise en place du rift donc du basculement des blocs : les dépôts ont des épaisseurs différentes selon leur position sur les blocs basculés.

– Les sédiments post-rift qui se déposent après la formation du rift dans un océan

La croûte continentale s’amincit, un fossé d’effondrement central apparaît, l’eau envahit ce fossé.

Quand il y a fracturation de la croûte continentale, dans un contexte d’extension, on trouve très souvent des volcans, qui permet d’illustrer l’amincissement crustal et la fusion partielle du manteau par décompression.(vu en 1ere spé). Puis  la formation de croûte océanique est possible et contribue à la naissance d’un océan.

 

Schéma bilan à compléter

 

II/ Les traces   d’un océan disparu
Quelles sont les traces laissées par ses océans disparus ?
A/ les ophiolites, vestiges métamorphisés des successions des roches de la lithosphère océanique ancienne.

TP 5 : A la recherche d’un océan disparu

Au niveau d’une dorsale, il y a création de lithosphère océanique ou accrétion par remontée de magma. Ce magma provient d’une fusion partielle des péridotites du manteau asthénosphérique. Le refroidissement du magma donne des basaltes (roches microlitiques), reposant sur des gabbros (roches grenues).

La lithosphère océanique est donc constituée d’une succession verticale de roches, du haut vers le bas :ophiolite

  • basaltes en coussin (ou pillow lava),
  • basaltes en filon,
  • gabbros et
  • péridotites lithosphériques rigides.

Dans la partie interne des Alpes (Chenaillet), on peut observer des ophiolites qui sont des vestiges métamorphisés des successions des roches de la lithosphère océanique ancienne.

chenailletLes péridotites métamorphisées sont appelées serpentinites (Ophis = serpent) car leur aspect rappelle la peau des serpents.

serpentinites

B/ l'obduction de la plaque océanique

Comment expliquer qu’on puisse trouver des ophiolites à 2500 m d’altitude ?

Dans les Alpes, on observe un positionnement d’Ouest en Est des métagabbros avec un métamorphisme croissant.

collision ex AlpesCeci indique la présence d’une ancienne zone de subduction dont la plongée s’est faite vers l’est. Ainsi, on peut identifier que la plaque européenne (Alpine) plongeait sous la plaque africaine (Adriatique).

La fin de la subduction : Lorsque l’océan a complètement subduit, il y a affrontement des deux lithosphères continentales : c’est l’obduction. Il y a alors « suture » des matériaux océaniques entre les lithosphères continentales et c’est alors qu’une ophiolite peut être produite.

Par la suite, l’essentiel de la croûte continentale s’épaissit par empilement de nappes dans la zone de contact entre les deux plaques : c’est la collision.

On trouve de nouveaux indices de cette subduction continentale. Dans les massifs italiens (Dora Maira), on trouve des roches de la croûte continentale contenant de la coésite : il s’agit d’une forme de quartz formée à très haute pression et haute température (HP-HT). Les formes de très haute pression telles que la coésite sont des témoins du blocage de la subduction et de la suture entre les 2 plaques.

subduction continentale corrigéSchéma bilan à compléter

C/  Les traces d’une paléosubduction

Les gabbros de la croûte océanique ont subi au cours du temps des transformations minéralogiques à l’état solide sous l’effet de la température, de la pression et de l’hydratation : le métamorphisme.

Par refroidissement et hydratation au cours de l’éloignement de la dorsale, ils se placent dans un contexte de Basse Pression Basse Température nommé faciès des schistes verts où ils deviennent des métagabbros à hornblende, actinote, chlorite (minéral vert) : il s’agit d’un métamorphisme BPBT avec hydratation.

Lors de la subduction, la pression augmente plus fortement que la température : ce contexte de HPBT est appelé faciès des schistes bleus à cause de l’apparition d’un minéral bleuté, la glaucophane.

Lorsque la pression augmente encore (et la température car on est maintenant profondément enfoncé dans l’écorce terrestre) apparaissent des minéraux dont le domaine de stabilité correspond à des pressions importantes : le Grenat, la Jadéite et la Coésite qui marquent le faciès éclogitique.

On parle alors de métagabbros à glaucophane (schistes bleus) et métagabbros à grenat et jadéite (éclogites).


Savoir

Les domaines continentaux révélant des âges variés
Les continents associent des domaines d’âges différents. Ils portent des reliquats d’anciennes chaînes de montagnes (ou ceintures orogéniques) issues de cycles orogéniques successifs.

Les marques de la fragmentation continentale et de l’ouverture océanique

Les marges passives bordant un océan portent des marques de distension (failles normales et blocs basculés) qui témoignent de la fragmentation initiale avant l’accrétion océanique.

Les stades initiaux de la fragmentation continentale correspondent aux rifts continentaux.

La dynamique de la lithosphère détermine ainsi différentes périodes paléogéographiques, avec des
périodes de réunion de blocs continentaux, liées à des collisions orogéniques, et des périodes de fragmentation conduisant à la mise en place de nouvelles dorsales.

lien vers ppt marge_passive

La recherche d’océans disparus
Les ophiolites sont des roches de la lithosphère océanique. La présence de complexes ophiolitiques
formant des sutures au sein des chaînes de montagnes témoigne de la fermeture de domaines océaniques, suivie de la collision de blocs continentaux par convergence de plaques lithosphériques.
L’émergence d’ophiolites résulte de phénomènes d’obduction ou de subduction, suivis d’une exhumation.

Notions fondamentales : cycle orogénique, ophiolites, paléogéographie.

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