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CHAP II. La convergence lithosphérique : contexte de la formation des chaînes de montagnes ou « Histoire » dune chaîne de montagnes Ou comment replacer.

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1 CHAP II. La convergence lithosphérique : contexte de la formation des chaînes de montagnes ou « Histoire » dune chaîne de montagnes Ou comment replacer la formation des chaines de montagnes dans le contexte (modèle) de la tectonique des plaques ?

2 II.1 Les témoins dun ancien océan Q1 p.148 schéma dune colonne de lithosphère océanique Sédiments Basaltes en coussins Basalte en coussin (Pilow lavas) On se rappel lorigine…

3 Q3 p.148 lorigine océanique des ophiolites présentent dans les chaines de montagnes ? Doc 1,2 et 3: lophiolite du Chenaillet: Au sein des chaines de montagnes on peut retrouver une structure appelée: ophiolite qui correspond à une série particulière: Péridotite (serpentinisée)-gabbro-basalte en filon- basaltes en coussins: cette série est typique dune lithosphère océanique. La présence dophiolites dans une chaine de montagnes est le témoin dun océan passé. Ophiolite ou série ophiolitique Basaltes en filon

4 Doc 1 et 4: lophiolite du Mont Cruzore Lophiolite du Cruzore est incomplète (basalte en coussins + sédiments), elle reste cependant lindice dune lithosphère océanique passée et donc dun ancien océan. NB: la présence de certains types de fossiles permet de caractériser cet ancien océan: Les tests (coquilles) de radiolarites sont typiques dun dépôt en zone profonde: donc océan profond. Autres fossile: ammonites fossiles (milieu océanique moins profond)

5 Nos ophiolites calédoniennes sont assez remarquables… Région du Mont Dore

6 II.2 Les témoins dune ancienne marge (continentale) passive (typique dun rifting ou océanisation) Une océanisation (rifting) : naissance dun océan L'ouverture océanique (rifting continental) peut être simplifié ainsi : Un rift se met en place dans un contexte continental en extension = présence dun fossé d'effondrement droit (graben). Il s'ouvre à l'aplomb d'une zone chaude au gradient géothermique élevé, comme celui des dorsales. Cette dépression allongée est limitée par des failles normales courbes (failles listriques) + les blocs basculés de lithosphère continentale avec leur sédiments. Cette limite porte le nom de marge passive : limite entre un océan et un continent (passive: car pas une frontière de plaque)

7 Animation:

8 Doc 2 p.151 Interprétation schématique Cest une marge passive continentale Commentaires: Dans les chaines de montagnes, on peut observer des fragments danciennes marges passives continentales (indices : blocs basculés + failles normales (listriques), sédimentation peu profonde typique). Il sagit dune étape passée dans lHistoire de cette chaine : louverture dun ancien océan (océanisation), puis dans un mouvement convergent la marge passive est intégrée à la chaine de montagnes. Doc 1 p.151: profil sismique région des Alpes

9 Eléments de marge passive en Nouvelle Calédonie: témoignage de louverture dun ancien océan (lors de la séparation avec le continent « Australien »)

10 II.3 Les témoins dune ancienne subduction : des indices minéralogiques Nous venons de voir quil existe des traces: - de louverture dun ancien océan (présence danciennes marges passives continentales) - de lexistence de cet ancien océan ( présence dophiolite) Dans lHistoire dune chaine de montagnes, cet océan se ferme lors de la subduction. Cette subduction a des conséquences sur la structure des roches de la lithosphère océanique car les conditions de pression et de température changent. Certaines de ces roches métamorphisées se retrouvent dans les chaînes de montagnes. Quelles informations nous apportent létude de ces roches quant à lHistoire dune chaîne de montagnes?

11 Métagabbro Faciés 2-Les transformations minéralogiques associées à ce métamorphisme: apparition du glaucophane à partir du pyroxène et du plagioclase (feldspath), on voit bien que le glaucophane recoupe Pl et Px donc il arrive après. 3-Les conditions de ce métamorphisme (graphe P/T) Pour voir apparaître du glaucophane, il faut une augmentation de pression et donc un enfoncement de la roche (temp. restant assez constante dans le cas dune subduction (doc 3a p.153)) 1-

12 4- Argumenter cette phrase : « létude de certains minéraux présents dans les roches dune chaine de montagnes témoignent de la disparition dune croûte océanique par subduction » Lapparition de nouveaux minéraux nous indique que la roche a subi un métamorphisme en relation (dans notre exemple) avec une augmentation de la pression et donc un enfouissement de la roche => roche de la croûte océanique qui disparaît donc dans une zone de subduction (augmentation de pression (le croûte océanique senfonce (pression + forte) mais elle reste « froide » et rigide (isogéotherme qui plonge) Entrainez-vous: vous pouvez réaliser la même étude avec une roche de la croute continentale: Doc 2 et 3 p gabbro Métagabbro à glaucophane

13 …le gabbro se forme au niveau des dorsales océaniques et il compose la croûte océanique. Les conditions de formation sont: hautes températures et basses pressions, d'où un refroidissement lent et donc une cristallisation assez lente. Les minéraux formés caractéristiques du gabbro sont le plagioclase et le pyroxène. durant tout le temps où la C.O. vieillit, le gabbro, qui se trouve depuis longtemps sous l'eau, va subir une première transformation : certains pyroxènes et plagioclases, sous l'effet de cette eau, vont donner de l'hornblende puis des chlorites et des actinotes. C'est de l'hydroth ermalisme qui change notre gabbro en schiste vert (puisque chlorites et actinotes sont des minéraux plutôt verts). A ce moment-là, voici la tête de notre gabbro, devenu un métagabbro. le fait de s'enfoncer va provoquer une augmentation de la pression subie par le gabbro. Heureusement pour lui, la température reste basse car le phénomène est "tellement" rapide, que la C.O. qui s'enfonce n'a pas le temps de se réchauffer. Et sous l'action de ces hautes pressions et des basses températures, les différents minéraux déjà présents vont former de la glaucophane, de la jadéite et de l'eau. Le gabbro/schiste vert devient du schiste bleu. Au bout d'un certain temps, la C.O. va finir par se réchauffer, et le gabbro va continuer à se déshydrater et la glaucophane va devenir du grenat (minéral rouge). De la jadéite va aussi apparaître. Notre métagabbro s'appelle maintenant de l'éclogite. Pour approfondir… sans apprendre

14 II.4 Les causes ou moteur de la subduction Vu quune chaine de montagnes présente des traces dun ancien océan qui a en partie disparu au cours dune subduction. Quelles sont les causes ou le moteur (un des moteurs) de la subduction ?

15 Commentaires: La différence de densité entre lasthénosphère et la lithosphère océanique âgée est la principale cause de la subduction. En séloignant de la dorsale, la lithosphère océanique se refroidit et sépaissit. Laugmentation de sa densité au-delà dun seuil déquilibre (200 MA) explique son plongement en subduction dans lasthénosphère. De ce fait en surface, lâge de la CO nexcède pas 200 MA. Cest la forte densité de cette lithosphère océanique qui tracte la plaque. Environ 30 MA

16 II.5 la collision continentale Une fois le domaine océanique disparu partiellement par subduction, les lithosphères continentales entrent en collision. Quelles sont les conséquences visibles de cette collision dans les chaines de montagnes ? Quelles Conséquences ?

17 Doc 1 p.159 (équivalent) Les profils sismiques révèlent les structures profondes indices dun raccourcissement de la lithosphère (déjà vu chap. I) >Accidents tectoniques Plis failles inverses chevauchements, nappes de charriage, écailles…) >Enfoncement du MOHO (épaississement ou racine crustale (jusquà 50km)) >Indices minéralogiques métamorphisme Une fois le domaine océanique subduit, il y a collision de deux lithosphères continentales. Lessentiel de la lithosphère continentale continue de subduire (subduction continentale) et la partie supérieure de la croûte sépaissit par empilement de chevauchements et de nappes dans la zone de contact entre les deux plaques.

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19 Histoire des Alpes Pour retrouver lensemble des notions construites EX pour entrainement: QCM p.164 EX 3 p.164 EX 7 p.166 EX 9 p.167


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