THEME 1 – La Terre, la vie et l’organisation du vivant / 1b : À la recherche du passé géologique de notre planète

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CHAPITRE 7 : Les traces du passé mouvementé de la Terre

Prérequis : NA EC A

La dynamique de la lithosphère (contraintes, failles, minéralogie, 1ère spé)

Convergence et divergence (extension, dorsales, collision, 1ère Spé)

Datation relative (reconstituer une histoire géologique, Tspé)

À lire avant le chapitre : Schémas de rappels de 1ère Spé (Belin)

Savoirs faire attendus à la fin du chapitre : NA EC A

Observer la carte géologique mondiale afin d’identifier quelques ceintures orogéniques. (TP14) Recenser et organiser les informations chronologiques sur les formations magmatiques et métamorphiques, figurant sur une carte de France au 10-6 (TP14)

Établir des corrélations entre la composition minéralogique d’une roche et les différentes conditions de P/T, déterminées par les contextes de subduction (TP14) Recenser, organiser et exploiter des données relatives à des marges passives divergentes et à un rift continental (par exemple, le rift des Afars) (Activité 1)

Introduction :

La Terre est une planète présentant une géodynamique interne très importante, matérialisée

par les séismes et le volcanisme. Ces événements sont associés aux mouvements des plaques

tectoniques (tectonique des plaques), soit divergents soit convergents.

L’étude des chaînes de montagnes montre qu’elles comprennent toutes des témoins de la

présence d’un ancien océan qui a disparu par subduction. Une fois la chaîne de montagnes érodée,

il se forme un rift (fossé d’effondrement) qui permet la formation d’un nouvel océan. Ainsi, la formation

d’une chaîne de montagnes constitue un cycle : le cycle de Wilson (cycle orogénique).

Problématique générale : Comment reconstituer le cycle de mouvements tectoniques à l’origine

d’un chaîne de montagnes ?

I/ Les chaînes de montagne, fenêtres ouvertes sur l’histoire de la Terre

TP14 : Les ophiolites Alpines et les traces d’un ancien océan

Les chaînes de montagnes sont réparties sur Terre selon des alignements très vastes : les

ceintures orogéniques. Elles sont constituées de roches de nature et d’âge variés.

- Les chaînes de montagnes récentes comme les Alpes ou les Pyrénées (orogenèse alpine : 35

Ma) comportent un relief prononcé et de nombreux sédiments qui conservent les traces de la

collision (failles inverses, plis, chevauchements …).

- Les chaînes de montagnes anciennes comme le Massif Central, le Massif Armoricain

(orogenèse hercynienne = Varisque) présentent un relief plus faible et des roches de forte

profondeur (granites).

https://svt-erlich.fr/wp-content/uploads/2021/01/Rappels-1ere-Spe-Belin.pdf

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II/ Des vestiges océaniques au cœur des continents : les ophiolites

a) Les ophiolites

Au cœur de certaines chaînes de montagnes, on trouve des formations appelées ophiolites. Ces

roches de nature métamorphique et d'origine océanique ont aidé les géologues à comprendre

l'évolution de la lithosphère océanique. Leur présence souligne la disparition d'un domaine océanique

associé à la suture des blocs continentaux.

(Suture orogénique : c’est la zone qui sépare les 2 plaques continentales qui se sont affrontées)

Elles sont constituées de 3 types de roches :

- Des péridotites sombres appelées serpentinites : ce sont des péridotites métamorphisées dont

les olivines et le pyroxène ont été transformés en serpentine (minéral noir présentant une texture en «

peau de serpent »).

- Des gabbros (souvent métagabbros)

- Des basaltes massifs ou en pillow-lava (en coussin)

L’observation de cette structure ophiolitique est donc la preuve de l’existence d’un plancher océanique

ancien qui s’est retrouvé sur la plaque continentale par un mécanisme d’obduction (chevauchement

d'une lithosphère continentale par une lithosphère océanique ayant échappé à la subduction).

b) Les traces d’une subduction

La subduction correspond à la plongée d’une lithosphère océanique froide sous une autre plaque

lithosphérique (océanique ou continentale). La plongée de la lithosphère est permise par son

augmentation de densité liée principalement à son âge (refroidissement mais aussi métamorphisme

des gabbros).

La pression augmente fortement. Néanmoins, la plaque lithosphérique est froide et la conduction

réchauffe peu la plaque (voir le cours de 1ère Spé, convergence des plaques lithosphériques) : la

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température reste faible. Le métamorphisme des zones de subduction est donc de type HP-BT

(Haute Pression, Basse température).

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 (métamorphisme

hydrothermal), 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)

- Lors de la subduction, la pression augmente plus fortement que la température : ce contexte de

HP/BT est appelé faciès des schistes bleus à cause de l’apparition d’un minéral bleuté, la

glaucophane.

- Finalement, 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 qui marquent le faciès

éclogitique (métamorphisme (THP / BT). On parle alors de métagabbros à glaucophane

(schistes bleus) et métagabbros à grenat et jadéite (éclogites).

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III/ Les rifts et les marges passives

Activité 1 : Les marges passives et les rifts

La sismique réflexion permet d’identifier les structures présentes au niveau des jonctions entre

les océans et les continents. Les bordures des océans sont appelées par les marges passives, zones

sismiquement peu actives comportant de nombreuses failles normales courbes (failles listriques)

formant des blocs basculés.

Sous l'effet de flux mantelliques, la lithosphère continentale peut subir des contraintes tectoniques

en expansion qui conduisent à sa fracturation. La formation de failles normales qui s'incurvent

jusqu'au manteau (failles listriques) favorise la mise en place de blocs basculés au fur-et-à mesure de

l'expansion.

La fracturation entraîne l'amincissement de la croûte et l'exhumation de manteau sous-

continental. Ce dernier est hydraté et placé dans des conditions de pression entraînant une fusion

partielle, à l'origine de la production de croûte océanique : c'est l'accrétion océanique.

Les bordures de l'océan en formation sont qualifiées de marges passives. Ces marges

recueillent les sédiments dans les dépressions formés par le basculement des blocs. On distingue

d'abord une phase de rifting continental, où la couverture sédimentaire des blocs basculés est

essentiellement le résultat de l'altération des reliefs

des bord du rift. Puis les sédiments deviennent

marins et enregistrent graduellement l'activité

tectonique.

Par exemple, dans les Alpes, de nombreux blocs

basculés anciens sont identifiables (Taillefer,

Belledone, …). Ces massifs sont composés

majoritairement de granites (ancienne croûte

continentale qui a été mobilisée).

IV/ Les cycles orogéniques

L’étude de l’ensemble de ces phénomènes montre que la formation d’une chaîne de montagnes

est un événement cyclique, en lien avec la tectonique des plaques :

- Formation d’un rift continental par distension de la croûte continentale (remontée du manteau)

- Formation d’un rift océanique et d’un océan, en régime de divergence

- Entrée en subduction de l’océan et entrée en régime de convergence

- Collision des 2 plaques continentales et obduction de fragments de lithosphère océanique

(formation d’ophiolites)

- Erosion et formation d’une plaine fracturée

- Formation d’un nouveau rift continental …

Ces phénomènes cycliques correspondent à un cycle orogénique ou cycle de Wilson. A

l’échelle du globe, il y a donc des alternances de formation de chaînes de montagnes et de

supercontinents (ex : la Pangée) puis leur éclatement par un phénomène de rifting et d’océanisation.

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Quelques mots clés:

Accrétion océanique : création de lithosphère océanique au niveau des dorsales océaniques.

Bloc basculé : bloc de croûte continentale situé entre deux failles normales très étendues et concaves en profondeur (failles listriques).

Ceinture orogénique : chaîne de montagnes.

Cycle orogénique (= cycle de Wilson) : succession des événements correspondant à la formation puis à la destruction d'une chaîne de montagnes.

Marge passive : zone de transition entre la croûte continentale et la croûte océanique quand il n'y a ni subduction ni activité sismique.

Obduction : chevauchement d'une lithosphère continentale par une lithosphère océanique ayant échappé à la subduction.

Ophiolite : roche provenant d'une lithosphère océanique et portée sur un continent lors d'un phénomène de collision de deux plaques lithosphériques.

Paléogéographie : science qui s'attache à reconstituer les différentes géographies qui se sont succédé au cours de l'histoire de la Terre.

Rift continental : zone en dépression (fossé) située au cœur d'un continent, fracturée par un ensemble de failles normales et délimitée par deux zones en relief.

Subduction : plongée d'une plaque de lithosphère océanique sous une autre plaque lithosphérique. Suture orogénique : c’est la zone qui sépare les 2 plaques continentales qui se sont affrontées

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Schéma bilan récapitulatif

(Regarder aussi la vidéo : https://youtu.be/Gxy8eKBDbFs)

https://youtu.be/Gxy8eKBDbFs