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

II.1 Les témoins d’un ancien océan Q1 p.148 schéma d’une colonne de lithosphère océanique Basalte en coussin (Pilow lavas) Sédiments Basaltes en coussins On se rappel l’origine…

Q3 p.148 l’origine océanique des ophiolites présentent dans les chaines de montagnes ? Doc 1,2 et 3: l’ophiolite du Chenaillet: Ophiolite ou série ophiolitique Basaltes en filon 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 d’une lithosphère océanique. La présence d’ophiolites dans une chaine de montagnes est le témoin d’un océan passé.

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

Nos ophiolites calédoniennes sont assez remarquables… Région du Mont Dore

II.2 Les témoins d’une ancienne marge (continentale) passive (typique d’un rifting ou océanisation) Une océanisation (rifting) : naissance d’un océan http://svt.ac-rouen.fr/tice/rift/rift2.htm L'ouverture océanique (rifting continental) peut être simplifié ainsi : Un rift se met en place dans un contexte continental en extension = présence d’un 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)

Animation: http://svt.ac-rouen.fr/tice/rift/rift4.htm

Commentaires: Dans les chaines de Doc 2 p.151 Commentaires: Dans les chaines de montagnes, on peut observer des fragments d’anciennes marges passives continentales (indices : blocs basculés + failles normales (listriques), sédimentation peu profonde typique). Il s’agit d’une étape passée dans l’Histoire de cette chaine : l’ouverture d’un 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 Interprétation schématique C’est une marge passive continentale

Eléments de marge passive en Nouvelle Calédonie: témoignage de l’ouverture d’un ancien océan (lors de la séparation avec le continent « Australien »)

II.3 Les témoins d’une ancienne subduction : des indices minéralogiques Nous venons de voir qu’il existe des traces: de l’ouverture d’un ancien océan (présence d’anciennes marges passives continentales) de l’existence de cet ancien océan ( présence d’ophiolite) Dans l’Histoire d’une 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 l’étude de ces roches quant à l’Histoire d’une chaîne de montagnes?

1- 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 d’une subduction (doc 3a p.153))

4- Argumenter cette phrase : « l’étude de certains minéraux présents dans les roches d’une chaine de montagnes témoignent de la disparition d’une croûte océanique par subduction » L’apparition 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 s’enfonce (pression + forte) mais elle reste « froide » et rigide (isogéotherme qui plonge) gabbro Métagabbro à glaucophane Entrainez-vous: vous pouvez réaliser la même étude avec une roche de la croute continentale: Doc 2 et 3 p.152-153

Pour approfondir… sans apprendre …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.

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

La différence de densité entre l’asthénosphère et la lithosphère Commentaires: La différence de densité entre l’asthénosphère et la lithosphère océanique âgée est la principale cause de la subduction. En s’éloignant de la dorsale, la lithosphère océanique se refroidit et s’épaissit. L’augmentation de sa densité au-delà d’un seuil d’équilibre (200 MA) explique son plongement en subduction dans l’asthénosphère. De ce fait en surface, l’âge de la CO n’excède pas 200 MA. C’est la forte densité de cette lithosphère océanique qui tracte la plaque. Environ 30 MA

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 ?

révèlent les structures Doc 1 p.159 (équivalent) Les profils sismiques révèlent les structures profondes indices d’un 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 (jusqu’à 50km)) >Indices minéralogiques métamorphisme Une fois le domaine océanique subduit, il y a collision de deux lithosphères continentales. L’essentiel de la lithosphère continentale continue de subduire (subduction continentale) et la partie supérieure de la croûte s’épaissit par empilement de chevauchements et de nappes dans la zone de contact entre les deux plaques.

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