Thème 1B : Le domaine continental et sa dynamique

Chapitre 3 : LA CONVERGENCE LITHOSPHÉRIQUE ET SES EFFETSLA COLLISION DE LITHOSPHÈRES CONTINENTALES

1- Convergence lithosphérique et collision.

Carte de la profondeur du moho

La convergence de deux lithosphères continentales entraîne l'apparition de relief en surface ainsi que le développement d'une racine crustale (approfondissement du Moho) associé à un épaississement de la lithosphère dans son ensemble.

Pli de l'Arpennaz faille inverse

Chevauchement du galibier

La compression tectonique due aux forces de convergence provoque le raccourcissement et l’épaississement de la lithosphère avec formation de plis (déformation souple plastique plutôt en profondeur où la température est plus élevée), failles inverses (déformation cassante plutôt vers la surface où la température est plus faible), nappes de charriages... On observe donc des discordances dans les terrains alpins : des roches plus vieilles chevauchent des roches plus jeunes.

Activité sur le métamorphisme alpin + doc 2 p 159

L'enfouissement des roches, en entraînant des variations de pression et de température amène des transformations minéralogiques à l'origine de roches métamorphiques (métamorphisme MP MT/HT). On peut observer dans des conditions plus profondes un début de fusion partielle à l'origine de migmatites.

La présence en surface de roches formées dans des conditions correspondant à de grandes profondeur met en évidence une mobilisation globale de la croûte au cours de la collision

Livre doc 1 p 159

Les études sismiques montrent que certains chevauchements visibles sur le terrain peuvent affecter l’ensemble de la croûte. Il y a un empilements de nappes se chevauchant qui crée des reliefs en surface et une racine crustale en profondeur, donc un épaississement de la croûte.

2- les traces d'un ancien domaine océanique donnent un indice sur l'histoire de la formation des alpes

affleurement chenaillet (doc. 2 p. 148) (1 : serpentinite; 2 : gabbro ; 3 : basalte)

Les chaînes de montagne renferment souvent des massifs de « roches vertes » appelées ophiolites. Ces ophiolites correspondent à une association de :

• Serpentinites : Ce sont des roches caractérisées par laprésence de pyroxènes, d'olivine et de serpentine. Laserpentine est un minéral issu de la transformation desolivines et des pyroxènes par métamorphisme hydrothermal.Les serpentinites sont des péridotites métamorphisées(doc3 p. 149)

• Gabbros : sont des roches plutoniques (grenue) formés de pyroxènes et de feldspaths plagioclases et issues d'un refroidissement lent (en profondeur) d'un magma de dorsale

• Basaltes : Ce sont des roches volcaniques (microlithiques) formés de pyroxènes et de feldspaths plagioclases et issues d'un refroidissement rapide (en surface) d'un magma de dorsale

Organisation de la lithosphère océanique observée au niveau d'une faille transformante

Les ophiolites (péridotites serpentinisées / gabbro / basalte) correspondent à l'organisation des lithosphères océaniques formées actuellement. Elles montrent l'existence d'un ancien océan aujourd’hui disparu. Les ophiolites, souvent très déformées,sont interprétées comme des lambeaux de lithosphère océanique coincés entre les domaines continentaux lors de leur collision.

Doc. 4 p.149 : Les ophiolites sont parfois associées à des roches sédimentaires d’origine océanique. Au niveau du Chenaillet, on trouve des radiolarites qui sont des roches formés par l'accumulation de coques (=test) de radiolaires. Ce sont des unicellulaires planctoniques vivant dans les mers chaudes. Les radiolarites se forment au-delà de 4000 m de profondeur, c'est à dire sous la limite de dissolution du calcaire (au dessus, les tests calcaires masquent sous leur nombre la présence de tests de radiolaires)

La présence de radiolarites associées aux ophiolites témoignent de l'existence d'un domaine océanique profond.

3- La présence d'ancienne marge continentales est une preuve d'une ancienne ouverture océanique

Doc.1 / 2 p.150

On observe des failles normales dans les Alpes, Ce type de structure est associé à un contexte d'extension et non au contexte convergent attendus dans une chaîne de collision comme les alpes.

La sismique réflexion permet d’identifier les structures similaires au niveau de la jonction entre océans et continents. Ces zones de transition sont appelées marges passives, zones sismiquement peu actives comportant de nombreuses failles normales courbes : des failles listriques, formant des blocs basculés.

Ces structures se mettent en place lors de l'apparition d'une dosale (rifting). Des failles listriques apparaissent, les blocs rocheux basculent et la croûte continentale s’amincit. Ce rift continental est la première étape de la naissance d’un océan.Ces blocs basculés peuvent être recouverts de sédiments qui permettent ensuite une datation des événements :

• Les sédiments pré-rifts sont ceux qui se déposent avant la formation du rift (dépôt parallèleau socle sous-jacent).

• Les sédiments syn-rifts prennent une forme en éventail car ils se déposent lors de la mise en place du rift donc du basculement des blocs (dépôt de faible profondeur).

• Les sédiments post-rifts se déposent après la formation du rift (dépôts marins profond). Ils présentent donc des épaisseurs différentes selon leur position sur les blocs basculés.

Doc. 1 p. 150

Les blocs basculés séparés par des failles listriques observables vers Bourg d'Oisans témoignent d'une phase de rifting qui annonce la mise en place d'un océan alpin. Les sédiments permettent de la dater :

• Les sédiments anté-rift (dépôt parallèle au socle) datent du trias (-245 à -205 Ma). La croûte continentale n'était pas encore fracturée.

• Les sédiments syn-rift du Jurassique inf. et moy. (dépot en éventail) témoignent de la période de rifting datée vers -205 à -145 Ma.

• Les sédiments post-rift du Jurassique supérieur (dépôt horizontal) témoignent de la fin du rifting et de la mise en place de la croûte océanique vers -140 Ma.

4- Les traces d’une ancienne subduction

Métagabbro du faciès des schistes bleus du Queyras (LPNA)Pl : Feldspath plagioclasesCpx : PyroxèneAct : ActinoteGlc : Glaucophane

La présence d'actinote (minéral relique) montre que cette roche métamorphique est issue d'un métagabbro du faciès des schistes verts.

La présence d'une auréole de glaucophane montre une transformation métamorphique incomplète vers le facièsdes schistes bleus.

Réactions métamorphiques incomplètes : Voir doc. 1c p. 153

Métagabbro du faciès des éclogites dumont viso (LPA)Gr : GrenatJa : jadéïte

La présence de jadéïte et de grenat danscette roche témoigne d'une transformation métamorphique d'un gabbro océanique à grande profondeur (doc. 3B p. 153)

Ces minéraux ne se forment qu’à certaines conditions de pression et de température (BT / MP pour le glaucophane ; BT / HP pour la jadéite et le grenat) et sont témoins d’un enfouissement important et rapide (réchauffement faible) des gabbros d’une lithosphère océanique froide. Le contexte géodynamique est donc celui d’une subduction.

Gr

Ja

Dans les Alpes, on trouve sur le terrain la succession de différents métagabbros au métamorphisme croissant en allant d’ouest en Est : métagabbros à glaucophane (ou schistes bleus), métagabbros à grenat et jadéite (éclogites)

Le métamorphisme croissant (BP/BT → HP/BT) d’Ouest vers l'Est caractérise une subduction dont la plongée s’est faite vers l’est. Ainsi, on peut identifier que la plaque eurasienne (Alpine) plongeait sous la plaque africaine (Adriatique).

Doc. 2 p. 152 Coésite

Dans certains massifs italiens (Dora Maïra), 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 (THP-HT).(La présence de quartz en auréole autour de la coésite correspond à un rétrométamorphisme lié àla remontée du métagrès dans des conditions où la coésite n'est plus en équilibre)

Cette transformation métamorphique (quartz → coésite) est un indice d’une subduction de lithosphère continentale entraînée par la lithosphère océanique et montre le blocage de la subduction et la suture entre les 2 plaques.La densité trop faible de la croûte continentale ne lui a pas permis de s'enfoncer dans l'asthénosphère plus dense. Cette subduction continentale est donc devenu de plus en plus difficile et a fini par se bloquer (la lithosphère continentale s'est désolidarisé de la lithosphère océanique).

Au cours de ce blocage, des matériaux océaniques peuvent venir chevaucher la lithosphère continentale et c’est alors qu’une ophiolite peut être produite (on parle d’obduction). Obduction : chevauchement d'une lithosphère océanique sur une lithosphère continentale

Par la suite, la convergence des plaques est absorbée par la collision. Les empilements de nappes qui en résultent créent des reliefs en surface, une racine crustale en profondeur, donc un épaississement de la croûte.