Geomorphologie structurale

8/10/2019 Geomorphologie structurale

1/42

GEOMORPHOLOGIE STRUCTURALE

TABLE DES MATIERESINTRODUCTIONBIBLIOGRAPHIE INDICATIVEPREMIERE PARTIE : LES ELEMENTS DE LA STRUCTURE :GEOLOGIE, LITHOLOGIE, STRATIGRAPHIE, TECTONIQUEFICHE CHRONOLOGIQUEChapitre 1 : LES ROCHES ET LA LITHOLOGIE

I) LES GRANDES FAMILLES DE ROCHES1) Les donnes lithologiques2) Les roches endognes dites magmatiques ou ruptives3) Les roches sdimentaires ou exognes4) Les roches mtamorphiques ou cristallophylliennesII) NOTIONS DE GEOLOGIE ET DE STRATIGRAPHIE1) Notions lmentaires de la carte gologique2) Notions de lithologie3) Le temps en gologie et sa lectureFICHE VOCABULAIRE TOPOGRAPHIQUE

Chapitre 2 : QUELQUES DONNEES SUR LA STRUCTURE DU GLOBETERRESTREI) Premire enveloppe : le noyauII) Deuxime enveloppe : le manteauIII) La lithosphre et la crote terrestreIV) Les plaques lithosphriquesChapitre 3 : LES GRANDES UNITES DE RELIEFI) LES CHAINES DE PLISSEMENT RECENT : LES GRANDSDOMAINES OROGENIQUESA) Les chanes de subductionB) Les chanes de collisionC) Les grands mcanismes de lorogenseII) LES DOMAINES ANOROGENIQUESA) Les socles cristallinsB) Les principales zones de bassinDEUXIEME PARTIE : LES RELIEFS STRUCTURAUX : LES RELIEFSVOLCANIQUES, LES STRUCTURES SEDIMENTAIRES, LESRELIEFS EN STRUCTURECRISTALLINEChapitre 4 : LES RELIEFS EN STRUCTURE VOLCANIQUE : VOLCANISME ETSTRUCTURES VOLCANIQUES SYNTHESE1) les diffrents types ddifices volcaniques2) Lvolution des formes de relief volcaniqueI) LES ROCHES VOLCANIQUESII) LES TYPES D'ACTIVIT VOLCANIQUE1) Les quatre types dfinis par A. Lacroix2) Les types complmentairesIII) LES GRANDS TYPES DE CONSTRUCTIONS VOLCANIQUES1) Les coules de lave2) Les dmes et les aiguilles dextrusion3) Les constructions lmentaires de scories

4) Les conglomrats et les dptsIV) LES FORMES DE DESTRUCTION : LES CRATERES1) Cratres simples hawaens2) Cratres des cnes de scories3) Les maars4) Les caldeiras


2/42

V) LES FORMES DEROSION DES VOLCANS ET DE DECHAUSSEMENT1) Les formes dinversion de relief2) Les principales formes de dchaussementChapitre 5 : LES RELIEFS MONOCLINAUX ET LES CUESTASA) ASPECTS GENERAUXB) LES STRUCTURES TABULAIRES ET LES CUESTASC) LES FORMES DE RELIEF EN STRUCTURES TABULAIRES1) Les surfaces planes2) Les valles

3) Les abrupts drosion corniche (AEC)4) Les types dAEC5) Les profils dAECChapitre 6 : LES RELIEFS EN STRUCTURE PLISSEESYNTHESEI) LES GRANDS TYPES DE RELIEFSII) LES FORMES DE DETAILChapitre 7 : LES RELIEFS EN STRUCTURE FAILLEEI) LES ELEMENTS CONSTITUTIFS DE LA FAILLE1) Description dune faille et terminologie2) Lge de la faille

II) Les types de faille1) Les dplacements horizontaux2) Les dplacements verticaux3) Les associations de faillesChapitre 8 : LES STRUCTURES CRISTALLINESSYNTHESE-DYNAMIQUE DES SYSTEMES MORPHOCLIMATIQUES SYNTHESEBIBLIOGRAPHIEPLAN DU COURS DE GEOMORPHOLOGIE DYNAMIQUE

INTRODUCTION

Ce cours consiste en une introduction la Gomorphologie, science qui tudie les formes de relief et lesprocessus en relation avec ces formes. Elle sappuiesur trois grands champs dinvestigation :- La Gomorphologie structurale : historiquement, en parallle de la gologie (tude des structures rocheuses)et de la lithologie (ltude des roches), ce fut la premire approche des Gomorphologues : tout daborddcrire les grands ensembles de reliefs, puis essayer de comprendre leur origine. Certains grands domaines dereliefs, certains models (groupe de formes) et certaines formes drivent directement de la structure ou dumode de leur mise en place (volcanisme par exemple) ;- Plus rcente, la Gomorphologie dynamique a cern aprs guerre les grands mcanismes drosion et de

construction de certains reliefs, l o la structure ne pouvait tre invoque, limage du creusement effectupar un glacier o ldification dune dune ;- Enfin, la Gomorphologie climatique a permis de mettre en valeur plus rcemment encore les liens troits quiunissent certaines formes de reliefs et les climats qui les abritent. En dautres termes, certaines formes de relief conditions structurales proches ne peuvent apparatre que dans un contexte climatique donn (exemple : tourkarstique (relief calcaire) en Chine, Baie dAlong au Viet Nam)Cette anne, seul le premier champ sera abord, mme si parfois il nest pastoujours ais de sparer les troisdomaines. Il faut donc retenir que contrairement aux gologues qui vont sintresser principalement aux rocheset leurs conditions de mise en place, le Gomorphologue sattache dcrire et compren dre la formedu relief pour en comprendre dans un second temps la gense, c'est--dire la mise en place. On parle ce titre

de la morphogense, cest--dire les grands mcanismes et les principaux facteurs qui expliquent loriginedune forme de relief.On laura compris : la Gomorphologie appartient aux gosciences ou sciences de laTerre et va puiser dans bien des domaines scientifiques les outils dont elle a besoin pour tudier les formes derelief :o Gologieo Lithologie


3/42

o Tectonique,o Hydrologie, etc.Et la liste est srement bien plus longue. En tant quuniversitaire, et a fortiori enpremire anne, on se doit delire et dacqurir rapidement des bases solides danscette discipline comme dans dautres. Cela permet de seconstituer rapidement une culture dans chaque grand domaine de la Gographie. Pour se faire, on sappuierasur la bibliographie non exhaustive indique ci-dessous. On choisira en premier les ouvrages consulter enpriorit, avant de complter le cas chant, en fonction de la ncessit ou de lenvie, dans ceux prsents enbibliographie complmentaire.

PREMIERE PARTIE : LES ELEMENTS DE LA STRUCTURE :GEOLOGIE, LITHOLOGIE, STRATIGRAPHIE, TECTONIQUEFICHE CHRONOLOGIQUEFigure 1 : chelle chronostratigraphique internationale.En gomorphologie, lessentiel des dynamiques et de la mise en place des grands ensembles de relief seffectue sur le temps long, cest--dire sur une chellede temps bien au-del de celle dune vie humaine. Pour se faire, il est important dese rfrer rgulirement une chelle chronostratigraphique. Cette chelle retraceles grandes divisions ou res gologiques indiquant souvent des changementsmajeurs de conditions de dpt ou drosion lchelle plantaire.

Parmi lexemple fourni, on retiendra les grandes subdivisions :- Erathme (plus connu sous le nom dre gologique) : palozoque,Msozoque, etc.- Le niveau systme : Crtac, Jurassique, ... On parle aussi dre crtace oudre jurassique galement.- Et au besoin, en fonction de ltude des cartes gologiques, on sintressera ltage. Il nest pas ncessaire dapprendre tous les tages et leurs ges absolus correspondants. Il faut se servir de cette chelle comme dun repre pour savoir o lon se situe dans le temps, dans quel tage, dans quelle srie,etc. Cela permet de savoir que par exemple, le Jurassique est plus ancien quele Crtac, quil commence il y a 200 Ma (millions dannes) et quil se termineil y a environ 145 Ma, tous les deux appartenant au Msozoque.- Attention enfin : le Jurassique ou le Crtac par exemple prennent unemajuscule quand ce sont des noms, mais pas quand il sagit dadjectifs :calcaires jurassiques, craie crtace ...Pour le reste des dfinitions, il faut se reporter au chapitre consacr auxroches et la lithologie.

Chapitre 1 : LES ROCHES ET LA LITHOLOGIECest un des lments essentiels des reliefs structuraux. Il sagit ici deprsenter les grandes familles de roches et leur origine. Leur comportement face

lrosion sera abord au fur et mesure de ltude des formes de relief. Il estindispensable de matriser quelques grandes notions de gologie. Trs souvent, leurorigine et leur mise en place dterminent ensuite leur comportement face leau etaux agents drosion, plus ou moins rsistants.La structure gologique relve d'une part de la ptrologie (du grec petra,roche) ou lithologie (du grec lithos, pierre) qui concerne les roches et leur gense, etd'autre part de la tectonique (du grec tekton, constructeur) qui concerne ladisposition acquise par les roches aprs leur formation du fait des mouvements del'corce terrestre. L'tude des mouvements de l'corce terrestre est du domaine de lagodynamique interne.I) LES GRANDES FAMILLES DE ROCHES1) Les donnes lithologiquesOn appelle roche tout constituant minral de l'corce terrestre. Ex. : granite,basalte, calcaire... Un minral est un corps solide de composition chimique dfinie etstable. Ex. : le quartz, SiO2 c'est du dioxyde de silicium. Un minral peut se prsentersous deux formes :- l'tat cristallin, c'est dire l'tat de cristal, les atomes sont disposs de


4/42

faon rgulire, en rseau, ce qui donne au cristal une forme propre : cube,rhombodre (cristal dont les 6 faces sont des losanges gaux) ;- l'tat amorphe (littralement sans forme ), les atomes sont disposs defaon anarchique et aucun cristal ne se forme. C'est la vitesse de refroidissement dumagma qui dtermine la cristallisation du minral. Plus la vitesse est grande moins ily aura de dveloppement possible des cristaux. Une roche comme le granite, estgnralement constitue de diffrents minraux suivants : quartz, feldspaths(silicates d'alumine calciques, potassiques, sodiques), micas (biotite ou muscovite).Gnralement on distingue 3 grandes familles de roches :

- les roches endognes ou magmatiques,- les roches exognes ou sdimentaires- les roches mtamorphiques ou cristallophylliennes.2) Les roches endognes dites magmatiques ou ruptives.Ces roches naissent de la consolidation de matires fondues d'origineprofonde (magmas). Lorsque la consolidation s'opre en surface, on parle de rochesvolcaniques (acide ou basique, type basalte ou rhyolite) ; si la consolidation s'opreen profondeur, au coeur de l'corce terrestre, on parle de roches plutoniques(granite).La silice (Si) est le constituant fondamental de ces roches. 9/10e desminraux sont constitus de silice et appartiennent de ce fait la famille dessilicates. Dans les roches acides, la teneur en silice est > 65% (granites). Dans lesroches basiques la teneur en silice est < 52% (basalte). Entre les deux, on trouvetoute une srie de roches, comme les andsites par exemple.Ces diffrentes familles de roches proviennent de modes de gisementdiffrents. On entend par mode de gisement lorigine et la faon dont se mettent enplace les roches :- pour les volcanites ou roches volcaniques : il y a remonte du magma partir du manteau par des fissures dans l'corce terrestre et expulsion l'airlibre selon des modalits diverses : c'est le volcanisme et ses diffrents typesd'activits. (cf. chapitre sur le volcanisme).

- pour les plutonites ou roches plutoniques : il y a intrusion de magmasdans l'corce terrestre avec stabilisation entre 600 et 6000 m de profondeur.Ces corps massifs qui recoupent les roches encaissantes portent des nomsdiffrents selon leur morphologie et leur structure : batholites, laccolites, sill...Leur affleurement, c'est--dire leur apparition la surface, ncessite desdformations de l'corce et une longue rosion (plusieurs millions d'annes).3) Les roches sdimentaires ou exognes.Elles sont le rsultat de la transformation des dpts de sdiments au fonddes mers, ou dans les zones en creux des continents (lacs, cuvettes). Ce processusde transformation est appel diagense (littralement formation travers ). Cest

un ensemble de processus (pression, temprature, changes chimiques,cristallisation, etc.) qui modifient les sdiments en roches.Les roches sdimentaires peuvent avoir 3 origines :- origine dtritique : elles drivent de la destruction des constituants originelsde l'corce terrestre : cela donne des sables (roches meubles), des grs(roche cohsive) ;- origine organique : elles naissent de l'accumulation d'organismes morts(houille, craie) ou de l'dification de structures par des organismes vivants(coraux, calcaires d'algues) ;- origine chimique : elles proviennent alors de la prcipitation de substances

en solution (silex, radiolarites, sel gemme, phosphates).Le transport de ces sdiments est associ l'rosion qui peut tresommairement dcrite de la faon suivante :- sous l'effet de processus physiques, chimiques et biologiques les roches quicomposent la surface terrestre sont fragmentes, dsagrges, dissoutes.- Les eaux courantes et le vent grce leur nergie cintique usent etentranent les dbris ainsi produits, du galet la plus petite des particules.


5/42

- Ds que la vitesse des eaux courantes ou du vent diminuent les matriauxse dposent et s'accumulent, le long des rivires, au fond des lacs, sur lelittoral, sur le fond des mers et des ocans. Ce sont ces dpts qui, au coursdes temps gologiques, se compactent et donnent les rochessdimentaires (diagense).Chaque roche sdimentaire se caractrise par la prdominance d'un minralqui dtermine le nom de la roche : ex. : calcaire, carbonate de calcium. Lesprincipales roches sdimentaires sont les calcaires, les sables et les argiles quireprsentent eux trois 98 99 % des roches sdimentaires. Les roches

sdimentaires constituent 5% de la lithosphre mais couvrent 75% des continents.Leur paisseur moyenne dpasse trs rarement les 1000 m, sauf dans certainesstructures gologiques bien particulires comme les gosynclinaux au pied desmontagnes rcentes, cest--dire des normes cuvettes remplies de plusieurs milliersde mtres de sdiments.Etant issues d'une sdimentation ces roches se disposent gnralement encouches horizontales appeles strates. La stratigraphie est la science qui dcritles strates et tablit leur ordre de succession l'chelle du globe. La stratigraphiepermet des datations relatives des formations gologiques partant du principe que,sauf dformation, une couche est d'autant plus jeune qu'elle se situe vers lehaut de la srie. On tablit alors une chelle chronostratigraphique partir delensemble des strates identifies de part le monde (ex Perm, capitale de lOural enRussie a donn le Permien, Cognac en Charentes a donn le Cognacien (recrtace). En utilisant certaines mthodes (isotopes radioactifs), on dtermine alorslge absolu des roches (en millions dannes, voire en milliards dannes pour lesplus anciennes).4) Les roches mtamorphiques ou cristallophylliennes.Elles proviennent de la transformation des roches endognes etsdimentaires sous l'action de processus dclenchs par la chaleur interne du globe,les pressions internes, les remontes magmatiques. L'ensemble de ces processusest qualifi de mtamorphisme (vient de mtamorphose - littralement

transformation travers ). Cette transformation consiste en une recristallisationeffectue selon une certaine direction, si bien que les cristaux vont tre orients etsouvent disposs en lits visibles l'oeil nu (migmatites).On distingue 2 types principaux de roches mtamorphiques issues de 2 typesde mtamorphisme :- tout d'abord le mtamorphisme de contact qui survient lors de la monte travers la crote terrestre d'une masse granitique en fusion appele plutongranitique. Au contact du pluton, les trs fortes tempratures modifient lesroches encaissantes et donnent naissance des roches dites cornennes.Ce mtamorphisme n'affecte qu'une faible paisseur - quelques centaines de

mtres, parfois 2 ou 3 km - des roches dans lesquelles s'encaisse le pluton,do le terme de contact : les roches ne se modifient qu son contact.- le mtamorphisme gnral ou rgional : il seffectue en profondeur etparticipe au cycle gochimique dans la lithosphre. En simplifiant, on peut direque les roches, quelles qu'elles soient peuvent tre entranes en profondeurlors de la formation des chanes de montagne. Elles subissent alors desmodifications de leur composition chimique et de leur structure, desmodifications d'autant plus importantes que la profondeur laquelle elles sontentranes est grande. Le stade ultime tant l'tat de magma granitique,magma qui peut ensuite revenir la surface sous forme de pluton.

Parmi les roches mtamorphiques les plus courantes sont : les leucogranites(granites blancs), les gneiss, les leyptinites, les schistes mais aussi les marbres(calcaires mtamorphiss). Notez que beaucoup d'auteurs rassemblent sous levocable de roches cristallines les roches plutoniques et les roches mtamorphiques,du fait de leur structure cristalline. Ce sont en gnral des roches particulirementrsistantes.II) NOTIONS DE GEOLOGIE ET DE STRATIGRAPHIE


6/42

Une carte gologique prsente sur un fond de carte topographique, unesrie de taches de couleurs diffrentes et de dimensions plus ou moins grandes.Chacune de ces couleurs correspond une roche affleurant issue des grandesfamilles prsentes ci-dessus. En fait, ces roches ne sont pas immdiatementvisibles ; leur surface est altre et forme la terre vgtale. En dautres termes, cesroches reposent souvent sous un sol (on parle aussi dhorizons pdologiques), plusou moins profond quil convient de dcaper pour mieux connatre la roche sousjacente.La carte gologique est un document important pour l'tude de l'corceterrestre en ce sens quelle fournit beaucoup de renseignements sur la structure

lithologique, tectonique, et sur lvolution palogographique, cest--dire surlvolution du secteur depuis sa mise en place jusqu aujourdhui. Cependant, sonlaboration est faite par les gologues et elle rpond des besoins diffrents deceux des gographes. Sa lecture et son interprtation sur la base des coupesgologiques ou des croquis constituera lessentiel des objectifs de TD degomorphologie cette anne. La lecture dune carte gologique demande desqualits d'observation et un bon sens.1) Notions lmentaires de la carte gologiqueComme toutes les cartes, la carte gologique a :- Un nom et des indications permettant de la situer en France d'o sont tirestoutes les cartes utilises. Exemple : NEUF-MARCHE : extrait de la carte au1/50000e de l'IGN. Gournay (XXI-11). Contours gologiques adapts de lacarte gologique au 1/80.000e de ROUEN ;- Une chelle numrique et kilomtrique. Exemple : NEUF-MARCHE :1/50.000e :1 cm sur la carte = 500 m sur le terrain ;- Des courbes de niveaux : matresses, secondaires et parfois intercalaires ;- Une quidistance des courbes de niveaux qui est la distance et l'altitudeconstantes entre 2 courbes de niveaux successives ;- Des points cots, cest--dire des cotes daltitude exprimes en mtres,indiquant llvation du terrain, sa hauteur ;- Une lgende qui indique les terrains sdimentaires du plus jeunes (en haut de

la succession) au plus gs (en bas de la succession).Figure 2 : extrait de la carte gologique 1/250000e de Montpellier - BRGM 2001.2) Notions de lithologieLes taches de couleurs diffrentes que lon retrouve sur la carte gologiqueindiquent les terrains (sur lexemple de Montpellier des terrains de naturesdimentaire) qui se sont constitus partir des roches ou des matriauxprexistants le plus souvent arrangs en couches ou strates.On appelle couche la plus petite division lithologique limite par deux surfacesapproximativement parallles. La couche est une unit de sdimentationlmentaire limite par deux plans, deux limites ou plans stratigraphiques

souligns par des joints, d'o l'appellation de strates.- quand l'paisseur d'une strate est infrieure 2 mm on parle de feuillets (parexemple pour les argiles),- quand l'paisseur est de quelques cm on parle de lits (lits de cailloutis parexemple),- quand il s'agit de plusieurs m on parle de bancs (situation frquente dans lescalcaires, on parle de bancs calcaires).Le sommet d'une couche est appel toit et la base est appel mur. Ces deuxsurfaces (le toit et le mur) sont gnralement parallles, mais elles peuvent trerecoupes par la surface topographique sous l'action de l'rosion. Les intersections

ou contours dlimitent alors l'affleurement de la couche. Les couches peuvent ne pastre continues. Quand le toit et le mur se rejoignent on dit qu'ils se terminent enbiseau, ou les couches sont biseautes ou il y a biseautage.Figure 3 : Affleurements de roche, stratification et lecture du temps : ici les strates lesplus basses sont les plus anciennes.3) Le temps en gologie et sa lecture La formation gologique :


7/42

Une formation gologique est une srie de couches sdimentairesgographiquement dfinies par un nom et prsentant un ensemble de caractreslithologiques et palontologiques (prsence de fossiles issus danciens tres vivantsanimaux ou vgtaux) suffisants pour tre rgionalement un lment repre. Cettedfinition se fonde sur les 3 principes de superposition, de continuit et d'identitpalontologique que lon verra plus tard.Les formations portent en gnral des noms des lieux o elles ont t pour lapremire fois observes grce la prsence d'affleurements visibles de leurs roches.Lorsquun une formation ou un groupe de formations est identifi, elle prend le nom

de stratotype. Par dfinition, le stratotype est l'affleurement-type (talon) qui permetde dfinir un tage de l'chelle stratigraphique, systme prsent en dbut de cours,servant dater les strates. Ltage stratigraphique :Les stratotypes donnent leurs noms une division fondamentale du temps :l'tage. L'tage correspond une unit chronostratigraphique caractris par unensemble de critres lis la palontologie, la lithologie et la structure de valeuruniverselle, cest--dire que lon est susceptible de retrouver en dehors du secteur oon la tudi. Le nom dun tage est obtenu en ajoutant le suffixe IEN au nom du lieugographique o se trouve le stratotype (Cognacien, Permien).Figure 4 : exemple de stratification complexe de roches avec sdimentation desniveaux suprieurs, intrusion de roches et discordances angulaires.Exemple : le Crtac comporte des formations divises en 12 tagesdiffrents, chaque tage reprsentant un type de roche particulier. On dit alors qu'il ya 12 tages dans le Crtac ou 12 stratotypes. Chaque tage, chaque stratotypeprend le nom du lieu gographique du stratotype. Ainsi :- le 5e tage est l'Aptien constitu de calcaires et de marnes dcouvert dansla ville d'Apt situe dans la rgion de Provence-Alpes-Cte d'Azur ;- Le 6e tage est l'Albien : des sables verts d'Aube (une rivire franaise, undes quatre plus gros affluents de la Seine),- Le 12e tage est le Maastrichtien (appel Maestrichtien jusqu'en 1980) : de

la craie de Maastricht, la plus grande ville et capitale de la province duLimbourg aux Pays-Bas. Lpoque (ou Srie) :Une poque gologique ou srie stratigraphique renvoie, sur l'chelle destemps gologiques, une division d'une priode gologique ou systme. Lessdimentations sont trs souvent lies aux avances ou aux reculs de la mer pour unlieu donn. Une poque se compose de l'ensemble des tages compris entre unetransgression (avance du niveau marin) et une rgression (recul du niveau marin).Exemple : Le Crtac suprieur regroupe les sries aprs la transgression et leCrtac infrieur les sries avant la transgression.

La priode (ou Systme) :Plusieurs sries (constitues d'tages) forment une priode gologique, ouplus simplement priode. quivalent temporel du systme utilis en stratigraphiepour dfinir les strates et les fossiles, une priode gologique reprsente une divisiond'une re sur l'chelle des temps gologiques. Lre gologique et lon :Une re gologique est une subdivision dun on. On appelle on une trslongue priode de temps, de dure arbitraire. Dans lchelle des temps gologiques,lhistoire de la Terre est divise en quatre ons. Il sagit dans lordre chronologiquedes suivants : Haden, Archen, Protrozoque, Phanrozoque.

Les trois premiers dans lordre chronologique, qui reprsentent environ quatremilliards dannes, sont souvent regroups sous le terme de Prcambrien. Quant auPhanrozoque, qui stale sur prs de 550 millions dannes, il se subdivise enres :Figure 5 : chelle de temps et grands vnements intressant le vivant sur notreplante. Lchelle se lit de droite gauche.- le Palozoque anciennement dnomm re primaire,


8/42

- le Msozoque anciennement dnomm re secondaire,- le Cnozoque qui couvre les anciennes dnominations du Tertiaire etQuaternaire.d) Les notations de la carte gologiquePour traduire la stratigraphie, les cartes gologiques utilisent deux procds :- de la couleur dans une large gamme pour qu'il n'y ait pas de confusion ; surlexemple de Montpellier, le Msozoque est en bleu (Jurassique) et vert(Crtac), le Cnozoque plus rcent en teintes plus chaudes ;- Une notation universelle avec comprenant :

des lettres conventionnelles : C : Crtac; J : Jurassique ; L : Lias : unesrie du systme du Jurassique, etc. des exposants en chiffres arabes pour les tages au sommet de lasrie: J1 Callovien, J2 Oxfordien, J3-4 Squanien. Il s'agit des tagesau sommet de la srie du Malm, dans le systme du Jurassique l'resecondaire ou Msozoque. Des indices en chiffres romains pour les tages de la base : CVIBerriasien, CV Valanginien ; CIV Hauterivien. Il s'agit des tages labase des sries du systme du Crtac Infrieur de l're secondaire. Les notations telles que :J6-5 exprime qu'il n'y a pas t possible de diffrencier lesterrains par l'ge mais ils sont du Jurassique (J),J2a ou J2b : veut dire qu'il y a une possibilit de subdivision del'tage avec un facis au sommet de l'tage et un autre labase.Au total, on retiendra quil est important de connatre lorigine des roches etleur appartenance quelle grande famille. Il est bon galement davoir quelquesgrands repres chronologiques : chaque changement important de priode indiquesouvent une crise cest--dire un bouleversement important des quilibres denotre plante. Cela se traduit par lextension de la majeure partie des espcesvivantes, apparaissant dans un tage parfois sous la forme de fossiles puisdisparaissant dans ltage suivant. Les crises anciennes sont mal connues mais les plus rcentes, comme par exemple celle provoquant lextinction des dinosauresindiquent des vnements violents (volcanisme exacerb, impact mtoritique, ...).On dnombre au moins une bonne dizaine daccidents majeurs tout au long delhistoire de notre plante.

FICHE VOCABULAIRE TOPOGRAPHIQUESans tre exhaustif, voici une petite liste de vocabulaire indispensable lacomprhension et la description de la topographie. Ces notions vous aideront btir un profil et un commentaire topographique. Dautres termes de vocabulaire

seront abords au fil des diffrents chapitres. On se reportera pour un dossier auxdeux ouvrages suivants (la fiche de vocabulaire est extraite du premier ouvrage) :o ARCHAMBAULT M., LHENAFF R., VANNEY. J.R., 1995DOCUMENTS ET METHODES POUR LE COMMENTAIRE DECARTES (gographie et gologie) : principes gnraux, 2 d., Ed.Masson 102 p + 19 planches hors texte.o ARCHAMBAULT M., LHENAFF R., VANNEY. J.R., 1991DOCUMENTS ET METHODES POUR LE COMMENTAIRE DECARTES (gographie et gologie) : Les reliefs structuraux, 2 d., Ed.Masson 166 p. + 21 planches hors texte.

Butte : Eminence ou relief sommet plat et versants raides, au moins danssa partie haute. Sa base est toujours plus grande que son sommet. Danscertaines dfinitions, la butte est assimile une petite colline. Colline : Eminence ou relief de forme plus ou moins circulaire sommetarrondi et versants en pente douce. Une petite colline isole est unmonticule (expression peu employe).


9/42

Cuvette : Dpression ferme, plus ou moins circulaire prsentant des pentesconvergent vers son fond. Interfluve : c'est le relief sparant deux valles voisines. Il peut tre plus oumoins large et prsenter des formes diverses :o - une croupe est un interfluve de forme convexe ;o - une crte est un interfluve caractris par le recoupement, suivant unangle plus ou moins aigu, de deux versants. Si l'angle estparticulirement vif on parle d'arte. Ligne de crte : la ligne joignant les points hauts d'un interfluve est la ligne de

fate ou ligne de crte. Celle-ci peut prsenter une succession de sommets(points hauts de la ligne de crte) et cols (points bas de la ligne de crte). Laligne de fate peut tre une ligne de partage des eaux si elle spare deuxbassins hydrographiques. Montagne : C'est un volume saillant avec son corollaire la pente. Ce sontdonc des rgions leves et prsentant de grandes dnivellations variantconstamment le long d'un mme versant, des pentes longues et raides reliantdes crtes leves des valles profondes. Une montagne se caractrise parson altitude, son aration, c'estdire la fois la largeur et la profondeur desvalles, par lorientation et la forme de ses crtes, par la disposition de sonrseau hydrographique. Pente : Ensemble des points formant linclinaison dun versant. Cette penteprsente une dclivit plus ou moins forte, la dclivit tant la diffrence entrele haut et le bas dun versant. Elle se calcule en mtres, en pourcentage ou en degrs. Plaine : c'est une surface plane ou lgrement ondule sur laquelle lesrivires coulent fleur de sol. Les dnivellations sont donc trs faibles et lespentes infimes. Une plaine se caractrise par son altitude, son inclinaison, saplus ou moins grande platitude rsultant de la densit du rseauhydrographique. Plateau : c'est une surface plane ou lgrement ondule dans laquelle les

cours d'eau sont encaisss. Un plateau se caractrise par son altitude, soninclinaison, l'encaissement et la forme de ses valles, la dissection plus oumoins grande de sa surface par le rseau hydrographique.Remarque :1) Plaines et plateaux se diffrencient par l'encaissement des rivires etnon par l'altitude.2) Plaines et plateaux peuvent tre rduits ltat de collines par unedissection pousse. Talus : Pente abrupte reliant deux reliefs daltitude diffrente. Un talus raideest souvent appel escarpement. Un talus se caractrise par :

o son trac plus ou moins rectiligne ou sinueux. Dans ce dernier cas, lesperons ou promontoires sont les parties saillantes dlimites par desindentations profondes. Les entailles inverses constituent les rentrantsdu talus,o sa dnivellation mesurant la diffrence d'altitude entre le haut et le basdu talus ;o son profil ou forme de la pente. On appelle abrupt ou corniche unepente trs raide situe la partie suprieure du talus. Talweg : Ligne thorique forme par les points les plus bas dune valle. Cestsouvent dans cet espace que coulent les rivires. En montagne, son oppos

est la ligne de crte. Valle, vallon : sillon inclin, plus ou moins rgulirement, mais toujours dansle mme sens, de l'amont vers l'aval, rsultant du recoupement vers le bas dedeux pentes en sens contraire, dites versants, le long d'une ligne de pointsbas dite talweg. Le model dune valle se caractrise par :o son ampleur : un vallon est une valle courte, peu profonde et troiteun ravin est une simple incision sur une pente forte ;


10/42

o son trac qui peut tre rectiligne ou sinueux ;o la forme et la pente de ses versants, la forme et la largeur de son fond :une gorge est une valle profonde et troite aux versants raides. Uneauge est une valle large, fond plat et versants abrupts. Une valledissymtrique prsente des versants de pente ingale (souvent dus des diffrences de structures gologiques) ;o la prsence ou labsence de drainage (en son absence, on dira : vallesche) ;o dans le cas d'une valle draine, par les caractristiques de

l'coulement :la largeur du lit (chenal dans lequel s'coulent les eaux),un chenal unique ou multiple : chenaux anastomoss (sedivisant et se rejoignant frquemment),un lit rectiligne ou sinueux. On appelle mandre un trac quis'carte, sans raison vidente, de la direction de l'coulementpour y revenir aprs avoir dcrit une courbe prononce. Ondistingue les mandres encaisssla valle prsentant desmandres la mme chelle que ceux de la riviredesmandres divagants qui nintressent que la rivire,indpendamment de la valle. Versant : Ensemble des pentes dun relief, dune montagne. On parle selonlintensit des formes, de versant abrupt (vertical), de versant raide, de versantrectiligne, pente douce, etc.

Chapitre 2 : QUELQUES DONNEES SUR LA STRUCTURE DU GLOBE TERRESTREPour bien comprendre comment sordonnent les grands reliefs la surface duglobe, il est ncessaire de connatre la structure interne du globe terrestre.Rappelons pour informations, que la connaissance de cette structure est relativementrcente est sappuie sur la thorie de la drive des continents mise au point parle mtorologue A. Wegener. Il fut lun des premiers en effet envisagerladislocation en plusieurs morceaux ou plaques dun continent initialement uniqueprnomm la Pange. Cette thorie de la tectonique des plaques a tprcise dans ses mcanismes par lexploration et la cartographie des fondsocaniques entreprises aprs la Seconde Guerre Mondiale.La structure interne de la Terre est connue grce des indications apportespar la propagation en profondeur des ondes sismiques, vritable chographie de laplante ; ces donnes sont associes l'analyse des variations de la gravit, duchamp magntique et du flux de chaleur dans des modles complexes. Lesgophysiciens ont ainsi identifi des discontinuits sparant trois grossesenveloppes d'paisseur et de densit diffrentes.

Figure 6 : Structure du globe terrestre et ses diffrents niveaux : graine, noyau,manteau lithosphrique (d'aprs Graines de sciences 1, Le Pommier, 1999).I) Premire enveloppe : le noyau1) Rappelons que la Terre possde un rayon proche de 6 400 km. Lenoyau de la Terre se situe entre 2 900 et 6 400 km de profondeur,soit donc un rayon d'environ 3 500 km ; sa limite externe est dfiniepar la discontinuit de Gutenberg. C'est une masse sphrique trsdense (9,7), elle est opaque aux ondes sismiques et prsente lesproprits d'un liquide pression et temprature trs leves (3 100 2 800 C).

2) Elle entoure une masse interne, la graine, probablement solide, de 1300 km de rayon, situe entre 5 100 et 6 400 km de profondeur etdont on ne connat que peu de chose sur sa structure vritable. C'estle mouvement de rotation du noyau autour d'un axe qui cre lechamp magntique terrestre par effet de dynamo.II) Deuxime enveloppe : le manteau


11/42

Le manteau reprsente 80 % du volume du globe, il forme une enveloppe dontlpaisseur totale est d'environ 2 900 km. Sa composition est ultrabasique, c'est-direforme de silicates ferromagnsiens. Sa temprature dcrot vers l'extrieur (de2 800 1 800 C), ce qui modifie l'tat physique d e la matire.Ainsi apparaissent trois ceintures de plasticit et dpaisseur trs ingales :1) en profondeur, la msosphre forme une masse rigide paisse de 2680 km ;2) elle est enveloppe par l'asthnosphre, couche visqueuse paissede 200 km et anime de lents mouvements de convection. Cette

couche est particulirement importante dans la dynamique interne dela Terre, puisquelle est responsable en grande partie de la mobilitdes plaques lithosphriques ;3) le manteau suprieur moins chaud est rigide, il est en partiesolidaire de la crote et son paisseur est trs variable.III) La lithosphre et la crote terrestreLa crote est identifie au-dessus d'une discontinuit nette, le moho, dont laprofondeur varie entre 8 et 40 km. C'est la partie superficielle rigide, constitueprincipalement de silicates ; on distingue deux types, de nature et d'originediffrentes.- La crote continentale est paisse de 35 km en moyenne ; sacomposition est proche du granite en surface (densit 2,7) ; mais elledevient plus basique et plus dense vers le bas.- La crote ocanique, plus homogne, est forme de matriel plusbasique (basaltes et gabbros) de densit 3 ; elle est paisse de 7 kmen moyenne et surmonte par une tranche d'eau dpaisseurmoyenne proche de 4 km.Figure 7 : les diffrentes plaques lithosphriques et leur vitesse de dplacement (extraitde Demangeot, 1999).La lithosphre correspond l'enveloppe externe regroupant la crote et lapartie suprieure du manteau plus froid et plus rigide. Cet ensemble htrogne

dans sa composition est solidaire sur le plan mcanique puisqu'il est peu dformableau-dessus des couches plastiques du manteau moyen. Son paisseur atteint 150 kmsous les continents; et seulement 50 km sous les ocans ; il est divis en unitslithosphriques, les plaques.Figure 8 et 9 : Les plaques tectoniques en mouvement - formation de la crote ocanique auniveau d'une dorsale et disparition au niveau d'une zone de subduction.IV) Les plaques lithosphriquesLa Terre se dcoupe en grandes plaques, units lithosphriques qui couvrentplusieurs milliers de km2 (Fig. 2). Elles sont dfinies par des lignes de discontinuitsidentifies soit dans les dorsales mdio-ocaniques, soit dans des zones

d'affrontement ou encore dans des lignes de suture continentale ; ces frontiresgophysiques sont caractrises par une activit sismique et volcanique trsimportante.On distingue ainsi 7 8 plaques lithosphriques principales :- la plaque africaine ;- la plaque eurasiatique ;- la plaque nord-amricaine- la plaque sud-amricaine ;- la plaque antarctique ;- la plaque indo-australienne ;

- la plaque sud-pacifique ;- la plaque nord-pacifique.Ces vastes units sont composites puisqu'elles associent des portions decrote continentale et ocanique ; seule exception, la plaque pacifique estentirement constitue par un substrat ocanique.L'assemblage est complt par des units plus petites situes dans desconfigurations complexes : ce sont les plaques Juan de Fuca, Nazca et Cocos,


12/42

fragments ocaniques qui bordent l'ouest des Amriques ; les plaques Carabes,Scotia et Philippines, qui forment des plaques marginales ddoublant des lignes decollision ; les microplaques arabique, iranienne, turque et genne, fragmentscontinentaux dissocis entre lAfrique et lEurasie.Chapitre 3 : LES GRANDES UNITES DE RELIEFIl sagit dans ce chapitre de mettre en exergue les grandes structures quiorganisent le relief la surface de la Terre. Par l mme, il sagit galement dexpliquer la gense de ces grandes structures et leur destruction progressive au fildu temps par lrosion.

En effet, tout volume topographique, ft-il d'altitude modeste, se trouvepotentiellement expos l'action de processus d'attaque et un enlvement dematire ds lors qu'il se situe en hauteur par rapport au du niveau de base1 - planreprsent quelque moment de l'histoire gologique - par l'ocan Mondial.Quelques rappels : la surface des terres merges est de 149 millions de km2, et leurvolume au-dessus du niveau de la mer est de 130 millions de km3(compte tenu dune altitude moyenne de 875 m) ; les cours d'eau entranent annuellement dans les ocans 6,5 km3 desdiments provenant de l'attaque de la crote continentale dont ladensit est de 2,8. ce rythme, les terres merges seraient arasesen 20 millions dannes (Ma), si le globe n'tait continuellement affectpar des soulvements auxquels les grands ensembles de relief, dedimensions plantaires, continentales ou rgionales, doivent leurexistence, leur localisation et leurs dimensions. Ces grandssoulvements montagneux sont dnomms orogense . Ces units de premier ordre se ramnent deux catgoriesfondamentales : les domaines orogniques , ceux des plus hautesmontagnes (22,5 % des terres merges), et les domaines anorogniques des aires continentales stables (77,3 %),ventuellement lzardes de fosss intracontinentaux (0,2 %).

I) LES CHAINES DE PLISSEMENT RECENT : LES GRANDS DOMAINES OROGENIQUES1) Les grandes chanes de montagnes ne sont pas distribues de manirequelconque puisqu'elles se localisent soit la limite des massescontinentales et des aires ocaniques, et on les dsigne sous le nom dechanes liminaires , soit entre des masses continentales l'emplacement d'anciennes aires ocaniques disparues, et on parle dechanes intercratoniques2 .1 Niveau de base : point le plus bas vers lequel convergent les eaux continentales et qui guident unegrande partie des processus rosifs. On parle de niveau de base plantaire pour les ocans, plus

rgional pour les grands fleuves, plus local pour les rivires, etc.2 Craton : grande plate-forme constitue de matriaux trs anciens et peu dforms.2) l'chelle plantaire, ces chanes se rpartissent en deux fuseauxmontagneux : la ceinture pripacifique se situe la convergence de la plaquepacifique, et, d'une part, des plaques nord- et sud-amricaines l'est,et, d'autre part, des plaques eurasiatique et australienne l'ouest; la ceinture tthysienne tire son nom de la vaste mer, la Tthys, quioccupait une vaste et profonde chancrure l'est de la Pange lalatitude de l'quateur ; elle englobe les chanes de plissement

dveloppes dans la zone de convergence de la plaque eurasiatique etdes plaques africaine et indienne.3) Ces deux principales lignes de relief, qui se rejoignent l'ouest dans lesCarabes et l'est en Indonsie, sont lies des convergences deplaques, dans les domaines de collision ou de subduction, convergencequi conduit un paississement de la crote continentale.A) Les chanes de subduction


13/42

1) Les chanes de subduction constituent l'une des deux principales lignes derelief qui parcourent la surface de la terre, l'exemple de la cordillre desAndes qui s'tend sur plus de 60 de latitude le lo ng de la bordure occidentalede l'Amrique du Sud, et sur une largeur de plus de 500 km depuis la fossepruano-andine jusqu' l'avant-pays andin. La plaque ocanique Nazcadisparat sous la lithosphre continentale de la plaque sud-amricaine, et lasubduction, dont le plan est gnralement peu inclin, est marque sur lecontinent par un important magmatisme dit andsitique 3.2) La subduction nimpose pas toujours un rgime compressif sur la bordure de

la plaque chevauchante et nengendre pas ncessairement des chanes detype cordillre. Ainsi, dans l'ouest du Pacifique, un bassin marginal, comme lamer du Japon, s'interpose entre le continent et un arc insulaire volcanique,parce que, plus ge et plus dense, la plaque ocanique s'enfonce avec unplus fort pendage dans l'asthnosphre. L un important volcanismeapparat ainsi quune forte sismicit, sans que cela se traduise dans le reliefpar lapparition dune chane de montagne.3) Juxtaposes dans l'espace, compression et extension peuvent aussi sesuccder dans le temps, comme le montre l'exemple des Rocheuses, chanede type andin qui s'est construite pendant l'orogense laramienne (Crtacsuprieur-Palocne), avant d'tre affecte par un croulement gravitaire qui3 Andsite : roche dorigine ruptive compose essentiellement de silice et de minraux calciques(feldspath)

a conduit une extension distribue sur plus d'un millier de kilomtres dans leBasin and Range (ouest des Etats-Unis).B) Les chanes de collisionPlus spectaculaire encore est la ceinture alpino-himalayenne. Elle rsulte dela fermeture de la Tthys, lorsque les plaques issues du morcellement dusupercontinent du Gondwana (Afrique, Arabie, Inde, Australie) ont embouti la plaqueeurasiatique.

Ainsi, le raccourcissement de l'ensemble himalayen est de l'ordre de 2 000km, et il s'exprime diffremment selon les marges septentrionale et mridionale :a) au nord, la marge asiatique ou tibtaine, poinonne par lecontinent indien, est parcourue de failles dcrochantes dedirection E-W, dont celle de l'Altyn Tagh la limite du plateau duTibet et de la dpression du Tarim ;b) au sud, le raccourcissement est marqu par le dbit de la croteindienne en lames chevauchantes, et deux cisaillements majeursparcourent la chane : le chevauchement central principal (MCT), qui a fonctionn entre - 25 et -15 Ma, a t relay plus avant

par le chevauchement limite principal (MBT), encore actif, tousdeux subdivisant le systme montagneux himalayen en trois bandeslongitudinales :le Grand Himalaya une altitude moyenne de 6 100 m ;le Moyen Himalaya au sud des altitudes de 2 600 4 600 m ;les plis prhimalayens des Siwaliks, composs de sdimentsdtritiques (molasses) qui rsultent de l'rosion de la chane etaux dpens desquels celle-ci progresse vers l'extrieur.C) Les grands mcanismes de lorogense1) Le terme orogense peut tre pris en son sens global de formation des

chanes de montagnes, sans envisager le dtail de la formation desstructures, la tectogense . Les gologues se sont longtempsintresss la tectonique tangentielle, c'es--dire aux mouvementsessentiellement horizontaux, et ont nglig les mouvements verticaux degrande ampleur.2) Dans toutes les grandes chanes qui tirent leur origine de leur association des lieux de convergence de plaques, le soulvement peut tre attribu


14/42

l'existence d'une racine crustale, c'est--dire un paississement dela crote continentale sous les chanes intercontinentales (ouintercratoniques) et liminaires (ou pricratoniques) : par exemple, 70 kmsous l'ensemble Himalaya-Tibet ou sous la chane andine.3) La morphologie des hautes montagnes est associe une importantesurrection verticale qui n'est pas encore compense par l'rosion, et lasurvivance de grandes chanes est troitement dpendante de laprolongation de leur soulvement qui se maintiendra la faveur de lamigration du Moho vers le haut, l'image d'un navire dont la ligne de

flottaison s'lve mesure qu'on le dcharge. Le mcanisme trscomplexe dans le dtail peut tre rsum de la faon suivante : la racine,forme de matriaux lgers (granitiques par simplification), d'une densitmoyenne de 2,8 g/cm3, et plonge dans le milieu plus dense dumanteau, d'une densit moyenne de 3,3, est donc soumise une forcedirige vers le haut en vertu de l'application du principe simpled'Archimde, au fur et mesure que l'rosion diminue la pression verticaleexerce par les reliefs.4) Si de tels volumes topographiques saillants sont la proie de l'ablation4,l'limination d'une tranche de terrain n'abaisse pas d'autant le relief. Si ladnudation reprsente, par exemple, une paisseur d'un kilomtre,l'altitude ne diminue que de 150 m, une grande partie du relief dtruit tantdonc reconstitue par un soulvement rgional. Il ne s'agit videmmentque d'une tranche moyenne puisque l'volution morphologique estessentiellement commande par l'enfoncement vertical des valles.II) LES DOMAINES ANOROGENIQUESSi l'essentiel de l'nergie interne du globe se dissipe au sein des troitesceintures orogniques, il s'en faut toutefois que la dformation soit ngligeable dansles domaines intraplaques des socles prcambriens, caldoniens et hercyniens,et de leurs couvertures, soumis des mouvements verticaux, mme s'ils nes'expriment pas sous une forme aussi spectaculaire. On qualifie d' pirogniques

des dformations grand rayon de courbure, ventuellement accompagns defailles, affectant une crote d'paisseur normale (35 km) dont les nombreux modlesgophysiques n'ont toujours pas lucid les mcanismes initiateurs.A) Les socles cristallinsLa notion de socle s'oppose celle de couverture. Toutes deux sedfinissent fondamentalement par leurs proprits mcaniques : la tectonique5 decouverture est caractristique de sdiments suffisamment plastiques pour pouvoirse dformer souplement, tandis que la rigidit des socles, constitus de matriauxindurs, explique leur inaptitude au plissement.4 Ablation : enlvement de matriaux par un processus rosif

5 Tectonique : ensemble des dformations qui affectent des terrains gologiques aprs leur mise enplace.1) Les socles peuvent tre assimils aux racines d'anciens orognesconsolids. La formation d'une chane de plissement s'accompagne detransformations en profondeur puisque le renflement de la crotecontinentale l'amne dans des conditions de pression et de tempraturetelles que le mtamorphisme gnral 6affecte profondment lessdiments, jusqu' les rendre totalement mconnaissables, et que lemagmatisme se manifeste par des intrusions granitiques. Cette soudure d'un matriel devenu cristallin permet l'agrandissement du domaine

cratonique, ainsi form par l'accrtion de chanes de plissementsuccessives.2) La prdominance des roches cristallines s'explique par le fait quel'rosion a pntr jusqu'aux racines mmes des orognes, ce qui n'exclutpas la survivance de segments plisss qui, des Appalaches de l'est del'Amrique du Nord aux monts Aravalli dans le nord-ouest du Deccan,contribuent une diversification des formes de relief. La seule exception


15/42

au rgime d'amples dformations concerne les portions de socleincorpores des chanes de plissement rcent, notamment le long dela grande diagonale alpine , de la Mditerrane l'Asie centrale, l'exemple de la zone axiale des Pyrnes centrales ou orientales ou desmassifs centraux alpins.3) Sous l'expression ambigu de massifs anciens sont dsigns des unitsmorphostructurales, de 1 000 100 000 km2, dont la consolidation,intervenue l're primaire lors des orogenses caldonienne ethercynienne, est certes ancienne, mais qui doivent leur diffrenciation

une intervention rcente de la tectonique. Les gondolements en massifs etcuvettes qu'a subi le socle hercynien ouest europen aprs sonnivellement au Trias attestent que ces bombements se sont crs en touteindpendance des structures plisses antrieures.4) Situs aux latitudes moyennes de l'hmisphre boral, ces massifs, quisont certes les hritiers d'un long pass, se rangent dans deux famillesen fonction de la vigueur et du style du rajeunissement tectonique quipermettent d'introduire une distinction entre les massifs ancienstabulaires et les massifs anciens montagneux :a. dans la premire famille se rangent, par exemple, le Massif armoricain(417 m), la Cornouailles (621 m), les Ardennes (694 m), et le Massifschisteux rhnan (816 m), qui se signalent par un paysage de basplateaux;b. la seconde famille, ventuellement accompagne d'un volcanismeactif, appartiennent les massifs cossais et gallois, qui culminent6 Mtamorphisme : Ensemble des phnomnes qui donnent lieu l'altration des rochessdimentaires, leur transformation en roches cristallophylliennesrespectivement 1 344 m et 1 085 m, le Massif central (1 699 m, horsmanifestation volcanique), les Vosges et la Fort Noire (1 424 et 1 493m), et jusqu'aux massifs d'Asie centrale auxquels la tectoniquecassante plio-quaternaire a donn les dimensions de vritables chanes

intracontinentales : Alta (4 506 m), Tian Chan (7 439 m), et Kunlun (7724 m).5) Les boucliers doivent leur nom une proprit, savoir leur tendance acqurir une convexit plus marque que la convexit moyenne de lasurface terrestre. Ces units, dont la consolidation remonte l'reprcambrienne, sont fondamentalement constitues par des rochesplutoniques7 et mtamorphiques. Ces vastes units morphostructuralesforment l'ossature des continents, la fois aux hautes latitudes(boucliers canadien, fennoscandien, sibrien...) et basses latitudes(guyano-brsilien, africain, australien, du Deccan ...).

6) Leur constitution profonde analogue, qui fait leur unit structurale, confreaux infrastructures cristallines le rle dominant : le socle prcambrienaffleure sous la forme d'immenses tendues de roches de socle, sansqu'elles excluent des sries plisses, plus ou moins mtamorphises(schistes ou quartzites), et mme des sries de couverturesubhorizontales dposes en discordance sur les structures prcdentes.7) Diffrentes morphostructures mritent d'tre distingues en fonction desmouvements tectoniques positifs : il s'agit de dorsales (comme celle qui spare les cuvettes du MoyenNiger et du Tchad) quand l'aire souleve est plus longue que large,

de bombements ( l'exemple du Hoggar) quand l'aire de soulvementest aussi large que longue, de bourrelets marginaux dissymtriques quand le style de ladformation se ramne un vaste mouvement de flexure dont l'axe aconserv approximativement la mme position au cours des ges (casde l'Afrique australe, des Ghts occidentaux ou du Brsil atlantique).B) Les principales zones de bassin


16/42

Trois grandes familles de bassins continentaux peuvent tre isoles : les rifts,les bassins molassiques, et les bassins intracontinentaux.1) les rifts- Le mot rift dsigne des fosss d'effondrement d'chelle continentale, l'exemple de la plus grande cicatrice de la terre qu'est le rift est-africain, durift ouest-europen ou du rift du Bakal, localiss dans des rgions dedivergence intraplaque. L'extension, troitement localise, conduit un7 Plutonique : Se dit des roches formes par cristallisation lente du magma, de grandes profondeurs.tirement de la crote continentale qui se manifeste essentiellement par le jeu

de failles normales et de dcrochements.- Ainsi, la plaque europenne est sillonne depuis la mer Mditerrane jusqu'la mer du Nord par des fosss d'effondrement en tous points analogues aux rift valleys d'Afrique orientale : l'ge de la distension crustale y esttoutefois plus ancien puisqu'elle s'est principalement manifeste au cours del'Oligocne, alors que l'cartement de la plaque africaine a dbut vers 20 Maet s'est prolonge jusqu' l'actuel de manire discontinue, comme le suggreune activit volcanique qui aurait successivement culmin la fin du Miocne, la fin du Pliocne et au Plistocne.- La formation d'un rift est le prlude l'ouverture ocanique, s'il n'avortepas, comme en Europe occidentale o la distension crustale n'a pas abouti austade mer Rouge . On estime que la crote continentale doit tre aminciedans son ensemble par un rapport de l'paisseur initiale l'paisseur finale del'ordre de 3,5 pour que la dformation extensive intracontinentale s'interrompeet laisse place l'accrtion ocanique.2) les bassins molassiquesLes bassins molassiques sont des pimonts d'accumulation d'origineorognique qui se construisent dans des bassins subsidents spars de montagnesen vigoureux soulvements par une puissante charnire du type faille ou flexure : lasubsidence du foss cre le volume combler, tandis que la surrection fournitle matriel de comblement. Ces bassins sont situs en bordure des chanes de

montagnes dont ils reoivent les produits de destruction, connus sous le nom de molasses . Leur poids provoque une subsidence supplmentaire, c'est--dire unmouvement en sens oppos celui de la chane qui continue se soulever mesure qu'elle est rode. Ainsi, de part et d'autre des Alpes occidentales, la plainedu P, sur l'ancienne plaque africaine chevauchante, et la plaine suisse, sur laplaque europenne, correspondent respectivement aux bassins molassiquesd'arrire- et d'avant-pays.3) les bassins intracontinentaux- Par contraste avec les rifts et les pimonts, caractriss par une subsidencelocalise, mais puissante, les bassins intracontinentaux rsultent d'un

affaissement lent affectant la forme de cuvettes grossirement circulaires.C'est le cas du Bassin parisien : la subsidence survenue partir du Trias apermis, la faveur d'un affaissement rgional lent et continu, l'individualisationd'un bassin de 600 km de diamtre dans la partie centrale dans lequel se sontaccumuls quelque 2 350 m de sdiments.- Selon l'ge des socles sur lesquels ils se localisent, caldono-hercyniens ouprcambriens, les bassins intracontinentaux prsentent trois diffrencesessentielles :a. leur superficie, une dizaine de milliers de kilomtres carrs auxlatitudes moyennes (Bassin parisien, Bassin aquitain, Bassin

souabe-franconien...), jusqu' un million aux basses et hauteslatitudes (bassins du Congo ou de l'Amazone, bassin de Sibrieoccidentale...) ;b. le potentiel lithologique, plus large dans le premier cas, o lesfacis de mers peu profondes multiplient les alternances, plustroite dans le second o les sries sdimentaires, gnralementcontinentales, sont plus uniformes ;


17/42

c. la nettet de leurs contours, plus franche dans le mondecaldono-hercynien, o la distinction entre bassins sdimentaires etmassifs anciens est bien tablie, que dans les domainescratoniques prcambriens o les sries sdimentaires ne sedisposent pas en auroles concentriques, mais en croissants ,du fait de la migration des centres de subsidence et de soulvementque justifie l'largissement de l'ventail chronologique.- Il convient de souligner, au travers des exemples de ces bassins, qu'une inversion tectonique, faisant succder un soulvement une priode

d'affaissement prolong, est indispensable pour que les sriessdimentaires soient exposes la dissection. A contrario, il existe desbassins sdimentaires rcents pour lesquels la tendance la subsidence n'apas t contrarie : ainsi, la monotone plaine argentine de la Pampa concideavec la surface de remblaiement d'un bassin rvl par des forages, dontcertains ont travers plus de 3 000 m de dpts. La condition indispensableau faonnement de formes de relief rside dans un rajeunissement qui les aportes au-dessus du niveau de base gnral .

DEUXIEME PARTIE : LES RELIEFS STRUCTURAUX : LES RELIEFS VOLCANIQUES,

LES STRUCTURES SEDIMENTAIRES, LES RELIEFS EN STRUCTURE CRISTALLINEChapitre 4 : LES REL IEFS EN STRUCTURE VOLCANIQUE :VOLCANISME ET STRUCTURES VOLCANIQUES SYNTHESEA) Les structures volcaniques1) Elles permettent d'emble d'illustrer la distinction entre formes structuralesprimitives et formes structurales drives puisque les premires s'difientpendant la priode d'activit, alors que les secondes sont sculptes parl'rosion aprs l'extinction de cette activit. Ainsi, les formes originalescres par le volcanisme dpendent fondamentalement de la plus oumoins grande anciennet des constructions, mme si la distinction n'estpas absolue puisque des volcans peuvent se rveiller aprs une longuepriode de sommeil.2) Les formes volcaniques de construction sont des difices jeunes, voiretoujours actifs, dont la morphologie est essentiellement dfinie par lesmodalits des ruptions, mais ces dernires s'expriment dans le relief pardes formes de dimensions variables.3) Un muse de formes volcaniques simples, comme la chane des Puys enAuvergne, dont l'activit s'est chelonne entre 95 000 et 6 000 ans BP1,est constitu de quelque 80 volcans lmentaires, dits monogniques2,parce qu'ils rsultent d'une ruption brve, de quelques jours quelquesmois, rarement quelques annes. La diversit de ces difices s'explique

par l'alimentation des ruptions par des magmas alternativementbasiques et acides, originalit que la chane des Puys partage avecl'Atakor dans le Sahara algrien, la Cappadoce en Turquie ou l'Itasy Madagascar.1) les diffrents types ddifices volcaniques- Le cne de scories, type le plus conforme au volcan popularis parl'image (R. Coque), est la construction la plus rpandue dans le monde.Son dification par les produits, explosifs ou effusifs, d'un magma basaltiqueest caractrise par l'jection rythmique de scories (lapilli, bombes) et parl'mission sporadique de coules par des vents ouverts sur les flancs du

cne, ventuellement par le cratre si le cne est gueul 3.- Le cumulo-volcan (ou dme) rsulte de la consolidation autour de l'orificed'alimentation de laves acides trop visqueuses pour s'pancher. Lenourrissage interne provoque le gonflement de la lave dj en place et est 1 BP : before present, littralement avant le prsent. Cette expression indique que lge est calculepar rapport lanne de rfrence, 1950, et non par rapport la date de naissance du Christ. En


18/42

dautres termes, 6000 ans BP = 4050 avant Jsus Christ. Ce systme de rfrence vite de prendreun repre religieux, chaque religion ayant un ge de dpart diffrent.2 Monognique : qui sest droul en une seule fois, en opposition polygnique, qui rsulte deplusieurs phases3 gueul : qui prsente une ouverture sur le ctl'origine d'une structure en cailles concentriques, la faon d'un bulbed'oignon.- Il existe des formes lies lexplosivit de certains volcans : cest le cas desmaar (mot allemand dsignant les lacs de cratres de la rgion de l'Eifel en

Rhnanie) qui sont des cavits ouvertes l'emporte-pice dans les terrainsprexistants par une explosion, dite phratomagmatique , impliquant larencontre d'un magma ascendant, quelle que soit sa nature (basique ouacide), avec une nappe phratique profonde ou une nappe d'eausuperficielle (lac ou cours d'eau).- Par opposition aux appareils monogniques (forms lors dun pisodeprincipale druption), et qui d'ailleurs peuvent leur tre associs, il est desvolcans de dimensions rgionales dont l'histoire, toujours difficile reconstituer, s'tend sur des centaines de milliers d'annes, voire plusieursmillions, et cette lente dification, marque par la succession ou lacoalescence d'appareils, a t entrecoupe de phases de repos, donc decreusement : Les volcans-boucliers, ou boucliers hawaens, sont constitus pardes empilements de coules de laves fluides dont l'talement autourdes centres ruptifs (cratres ou fissures) donne des pentes modres,et, par suite, un faible rapport hauteur-diamtre. Appartiennent cettefamille le Mauna-Loa (Hawa), le Mont Cameroun, le Piton des Neigeset le Piton de la Fournaise (La Runion) ou le Nyira-Gongo (Zare). Les stratovolcans doivent leur nom l'alternance de coules de laveet de couches pyroclastiques quoique les produits ruptifs ne soientpas empils avec la rgularit des strates des sries sdimentaires.

Les reprsentants de cette famille sont le Vsuve (480 km2), les MontsDore (600 km2), l'Etna (1 200 km2) et le Cantal (2 400 km2)...La lente dification des volcans-boucliers ou des stratovolcans a pu treinterrompue par la cration de calderas (mot espagnol) ou de caldeiras (motportugais), vastes dpressions de forme grossirement circulaire bords raides, dontl'origine est triple :- un effondrement en rponse l'mission trs rapide d'une norme quantitde magma,- un glissement latral de tout un pan de l'difice,- ou une dcapitation de son sommet lors d'un paroxysme explosif

exceptionnellement violent.Paradoxalement, les plus grands volumes de magmas mis la surface desterres merges n'ont pas donn naissance des appareils individualiss, mais des empilements monotones de coules pouvant atteindre plusieurs kilomtresd'paisseur, s'tendre sur des surfaces considrables et que lon appelle des trapps . Ainsi, des basaltes fissuraux couvrent 500 000 km2 dans le nord-ouestde la pninsule indienne, mais leur extension initiale devait dpasser 1 500 000 km2 :la controverse sur l'origine des extinctions massives la limite Crtac-Tertiaire y aconduit une multiplication des datations absolues, et il parat tabli qu'ils se sontmis en place vers - 65 Ma en moins de 500 000 ans, cest--dire lors de la mme

priode dextinction des grands dinosaures.Figure 4.1 : les appareils volcaniques monogniques (form en un seul pisode) ; a)coules de laves basiques ; b) cne de scories ; c) Maar et diatrme ; extrusion delave visqueuse.2) Lvolution des formes de relief volcaniqueL'ampleur des destructions que les constructions volcaniques ont subiesdpend de la plus ou moins grande anciennet de l'activit volcanique et de la plus


19/42

ou moins grande vulnrabilit des matriaux mis, et les formes structurales drivessont donc diverses.- Les formes de dchaussement rsultent de la rvlation des parties les plusrsistantes des constructions volcaniques, notamment des produits deremplissage de chemines qui, aprs dblaiement des terrains encaissants,donnent des collines, de forme conique ou cylindrique, auxquelles sontdonns les noms de culots ou de necks selon que ce remplissage estconstitu de laves massives ou de matriaux pyroclastiques.- Les formes d'inversion correspondent au perchement de coules de laves

fluides tales sur des terrains plus tendres, et ces buttes ou plateaux, surface plane et bords raides, sont dsigns sous le nom de mesas (motespagnol signifiant table).- Les formes de dmantlement caractrisent les volcans les plus complexeset drivent de l'entaille de leurs flancs par de profondes valles rayonnantes :sont ainsi isols des plateaux, faible pente externe, de forme triangulaire, la pointe tourne vers l'amont la rencontre de deux incisions radiales, quisont dnomms planzes . la limite, la destruction atteint les racinesmmes des volcans, l'exemple des volcans dits cossais d'gepalocne o sont portes l'affleurement des roches de mise en placeprofonde.INTRODUCTIONLes phnomnes volcaniques, la diffrence de la mise en place des rochesplutoniques, sont superficiels. La plupart donnent lieu des panchements ; ilspeuvent cependant se localiser dans le domaine souterrain, ou comme on dit parfois,intratellurique, mais dans des zones o le magma se trouve faible pression, soit faible profondeur, soit plus grande profondeur, mais en liaison avec la surface pardes fissures.Certains volcans mettent un temps trs long se former et le font parruptions successives, coupes par des priodes d'rosion. Chaque ruption estelle-mme une succession de constructions et de destructions, chaque forme

construite venant se mouler sur la forme en creux rsultant de la destructionprcdente. D'autre part, certains lments du volcan rsistent trs longtemps l'rosion, ainsi les coules de lave, et peuvent traverser des priodes gologiquesentires sans disparatre totalement. Ils suivent donc l'volution morphologique deleur rgion, peuvent se plisser, se failler, tre fossiliss par une transgression marine.Il existe ainsi des coules de lave interstratifies dans des sries sdimentaires,comme c'est le cas dans les calcaires du Liban ou dans de trs nombreuses zonesde montagne. Mme sans avoir subi une histoire gologique complique les coulesde lave mettent sous scell le relief qu'elles recouvrent et nous renseignent surles topographies anciennes. La violence des phnomnes volcaniques ne les

empche donc pas de d'inscrire dans l'volution morphologique gnrale.I. LES ROCHES VOLCANIQUESA la diffrence des roches cristallines, les roches volcaniques, ou vulcanites,ne sont pas, en gnral entirement cristallises. Aprs un dbut de refroidissementlent dans les profondeurs, l'arrive dans les couches froides de l'corce arrte lacristallisation dbutante.La pte, ou msostase, qui se forme par brusque refroidissement, estconstitue de verre non cristallis ou de cristaux de feldspath microscopiques enbaguettes, les microlites, d'o le nom de roches microlitiques donn parfois auxvulcanites. Les cristaux visibles l'oeil nu (phnocristaux) sont rares ou absents. Il

peut arriver que le verre constitue la quasi-totalit de la roche, l'exclusion de touscristaux : tel est le cas dans les obsidiennes, qui forment des coules dont leschantillons ressemblent des tessons de verre noir. De nombreuses scories,projetes par le volcan, sont galement constitues peu prs uniquement par duverre.Une roche volcanique peut inclure des bulles de gaz, comme c'est le cas dansles scories. Elle peut tre compacte, comme est la lave, ou tre constitue de dbris


20/42

meubles ou souds. On appelle pyroclastite, ou roche pyroclastique, une rocheforme de dbris directement volcaniques mis en place chaud. On rserve le nom,en gnral, au cas de dbris souds.La composition chimique des roches volcaniques et celle des rochescristallines sont semblables : seul l'aspect diffre. Ainsi un gabbro et un basalte,un granit et une rhyolite ou encore une diorite et une andsite ont la mmecomposition. Ils donnent toutefois des reliefs totalement diffrents. Comme lagomorphologie s'intresse aux roches dans la mesure o elles expliquent les reliefset que les reliefs volcaniques sont troitement lis aux phnomnes ruptifs, nous ne

mentionnerons gure les roches qu' propos des types d'ruptions et de reliefs.Cependant, il est bon de connatre les grandes lignes d'une classification chimique.Un principe commode de classement est celui qui combine le degr de saturation ensilice et la nature des feldspaths (proportion de feldspaths alcalins et calco-sodiques,cest--dire composs de Calcium et de Sodium).Figure 4.2 : principaux types ddifices volcaniques : a) volcan bouclier de typehawaen, b) : stratovolcan de type strombolien, c) : stratovolcan nues ardentes(coules pyroclastiques) de type vulcanien, d) stratovolcan nues ardentes de typeplen.Il faut bien distinguer le degr de saturation par rapport aux lments blancs (alumineux et alcalins) et le pourcentage de la silice par rapport la matire totale,ferro-magnsiens compris. Le pourcentage total de la silice, gnralement comprisentre 40 % (ple basique) et 80 % (ple acide), dfinit ce qu'on appelait l'acidit de laroche.Bien entendu, la classification chimique doit tre complte, pour legomorphologue, par la prise en considration de la structure cristalline (rleventuel des phnocristaux, de la pte), de la porosit, de la macro-texture de laroche : la taille des scories, leur plus ou moins grande bullosit, la composition despyroclastites (granulomtrie. nature des lments, degr de soudure. etc.) jouent untrs grand rle pour expliquer l'altration, la gense de formations superficielles, leurmouvement sur les versants et le relief qui en rsulte. On retiendra surtout que par

dfinition, les roches volcaniques sont trs souvent htrognes dans le dtail,ce qui facilite bien sr le travail de lrosion.Figure 4.3 : plusieurs coules sont superposes sur cette photo. On remarque trs bienau premier plan les orgues recouvertes par une coule plus rcente. Ils sont gs deprs de 50 millions dannes (Irlande).Figure 4.4 : Cette structure est compose dune autre rochepouvant se dbiter encolonnes. Il sagit de phonolites (le nom est d au bruit particulier quelles mettent quand ontape dessus), une roche acide. Il sagit de la Devils tower aux Etats Unis (Wyoming), dgetertiaire. Lensemble fait plus de 250 m de hauteur et certaines colonnes peuvent atteindre 2mtres de diamtre.

Les conditions de refroidissement de la lave jouent galement un rle dans lamise en place des cristaux. Par exemple, les orgues basaltiques ou phonolitesdonnent des coules qui se dbitent en prismes de forme octogonale. Ils suivent encela les plans de clivage de la roche, cest--dire les plans de structure cristalline. Ilsagit ici de gros cristaux bien sr (phnocristaux).II. LES TYPES D'ACTIVIT VOLCANIQUE1) Les quatre types dfinis par A. LacroixMme si cette typologie est ancienne et incomplte, elle a le mrite dtresimple et il faut connatre les quatre grands types d'activit volcanique dfinis parA. Lacroix vers 1900.

Parler de quatre types d'activit volcanique ne signifie pas quatre types devolcans : les types de reliefs volcaniques sont plus nombreux, mme quand onsimplifie le classement, car il faut faire intervenir la taille des difices, les successionsde phnomnes alternant, le degr de dmantlement par l'rosion, etc. Laclassification en quatre types ne se fonde que sur le mode d'ruption et un mmevolcan, dans son histoire, peut passer plusieurs fois d'un dynamisme unautre.


21/42

Figure 4.5 : dtail dune bombe volcanique et volcanisme de type strombolienEn principe, du premier au quatrime type, la temprature et la fluidit de lalave diminuent. La nature des roches mises devient plus acide (plus riche ensilice), les explosions se font plus violentes, la proportion des matriaux solidesrejets (matriaux de projection) l'emporte de plus en plus sur la proportion desmatriaux liquides (laves).a) Le type hawaenLe type hawaen est caractris par des panchements de lave trs fluide,toutes les autres manifestations (explosions, projections, formation de cnes de

scories) restant fort rduites. Quand le type a t dfini, le cratre du Kilauea, qui aservi de modle, tait un lac de lave bouillonnant en permanence, et parfoisdbordant en donnant une coule ou accompagn d'une fissure mettrice extrieure,mais il s'est vid depuis de sorte que le modle choisi a ensuite t le Niragongo, auKivou (Afrique Centrale), puis l'Erta Al, proche de Djibouti.Au sens strict, le mode d'activit hawaen se dfinit donc par la permanencede l'ruption, la faible proportion des projections et la prpondrance desformes de lave fluide ; des fontaines de lave jaillissent des vents la manire dejets d'eau (fontaine de feu).Sur le sol, la lave dgazifie, sans bulles, le pahoehoe, continue s'coulertandis que se solidifie une crote trs mince, sorte de pellicule lastique, si bien quel'aspect de la coule est celui de la peau rugueuse d'un vieil lphant chairflasque (Derruau, 1988). Le pahoehoe n'est pas le seul type de lave reprsentdans le volcan hawaen, mais il n'y a pas de volcan hawaen si on ne le rencontrepas.b) Le type StrombolienLe mode d'activit strombolien (du nom du volcan Stromboli, une des lesLipari. situe au Nord de la Sicile) est sinon continu, du moins rythmique ; detemps autre, le volcan projette une colonne de gaz et de pierres. Habituellementces explosions ne prsentent aucun danger (do une activit touristique importante),les matriaux retombant dans le cratre mme ou proximit, mais elles sont trs

frquentes (plusieurs par heure) ; elles sont particulirement spectaculaires la nuit.En dehors du cratre, les matriaux vont glisser sur une pente d'boulis. Auxpriodes de paroxysme, la lave peut s'pancher par effusion.Les matriaux rejets par une ruption strombolienne sont donc des laves etdes scories, en quantits comparables. Par extension le volcan classique, cneet coule, est dit volcan strombolien, mme s'il n'est pas d une activitrythmique.c) Le type VulcanienLe type vulcanien tire son nom du volcan Vulcano, situ dans la plusmridionale des les Lipari (Italie). La lave, nettement moins fluide que dans les

types prcdents, se solidifie trs rapidement : aussi la chemine se bouche-t-elleentre chaque ruption et l'activit se rduit-elle alors quelques missions latralesde vapeurs soufres.Figure 4.6 : ancien lac de lave du Niragongo (ou Nyiragongo, Rpublique dmocratiquedu Congo). Aprs une explosion phratomagmatique, le lac sest vidang par desfissures latrales. On remarque en haut droite un ancien niveau de lave, de mmequun autre niveau, un peu plus bas, au premier plan ce coup ci. Le cratre creus dansune ancienne terrasse de lave fait environ 800 m de profondeur.Le paroxysme ruptif est au contraire trs violent : la lave est alorspulvrise en cendres (qui ne sont donc pas, malgr leur nom. des rsidus de

combustion) ou projete sous la forme de ponces (laves acides trs bulleuses). Lesmatriaux grossiers ne reprsentent qu'une faible proportion du total projet.L'ruption s'accompagne de l'mission d'un nuage de fume qui retombe en parasol, limage dun champignon atomique. Mais les ponces sont aussi mises au raz dusol mlanges des gaz trs chauds, en nues ardentes comme celles du typesuivant (cf. type plen).Les coules vulcaniennes sont rares et peu tendues : elles se solidifient


22/42

trs vite, mme sur des pentes rapides ; elles sont formes de laves peu fluides,telles que les rhyolites.d) Le type PlenComme son nom lindique, ce type a particulirement t tudi sur laMontagne Pele, la Martinique. Elle s'est rendue tristement clbre par sonruption de 1902, o elle fit prs de 28 000 morts.La lave, mme si elle a t mise forte temprature, est trs visqueuse(rhyolite, domite, dacite). Les ruptions sont spares par de longs intervalles.Elles commencent par une phase prliminaire caractrise par des missions de

fumes et de cendres : puis une gigantesque explosion met un nuage enparasol, comme dans une ruption vulcanienne. Mais en mme temps, des nuesardentes blocaux sont mises par le sommet ruptif ou par des fissures latrales,do sa trs grande dangerosit. Ce sont des nues fonces, composes de blocset de cendres envelopps par de la vapeur d'eau. Chaque bloc reste isol : il ne sechoque pas avec les blocs voisins, la vapeur d'eau plus ou moins charge decendres formant entre eux un matelas.La nue descend en roulant sur le sol, des vitesses importantes variantentre 10 et 150 m/s, prcde d'une onde arienne comparable au souffle desavalanches, auxquelles elle ressemble par bien des aspects. Comme lesavalanches, elle dtruit tout sur son passage, renversant les murs et, de plus, brlantles arbres. C'est une nue ardente qui en 1902 a dtruit Saint-Pierre la Martinique,catastrophe dans laquelle toute la population trouva la mort, l'exception d'unprisonnier protg par les murs pais de son cachot.Figure 4.7 : schma simplifi dun volcanique de type plenEnsuite se produit une intumescence en dme, ou extrusion de lavepteuse, qui peut se transformer en aiguille (400 m de hauteur en 1902, lamontagne Pele) la verticale de la chemine. L'aiguille craque en se solidifiant etne tarde pas s'crouler par fragments, de nouvelles nues ardentes pouvantrsulter de ces boulements.Les dmes plens d'extrusion n'ont pas de cratre leur sommet, mais ils

apparaissent en gnral dans un cratre antrieur, ouvert au sommet d'un cne descories. Le type plen peut aussi donner lieu des intumescences qui restentsouterraines, mais fleur de sol, intrusives, mtamorphisant leur toit etn'apparaissant que si l'rosion les dgage.On peut rattacher au type plen un phnomne violent qu'on a observ en1888 au Bandai ( environ 200 kilomtres au Nord de Tokyo) et en 1980 au MontSaint-Helens, dans le Nord-Ouest des tats-Unis. La monte magmatique soulvede plusieurs dizaines de mtres une grande partie du volcan jusqu' ce que seproduise un double phnomne : un blast, violente explosion latrale qui couche lesarbres de forts entires, telles des boites d'allumettes renverses et peut tre

meurtrire jusqu' plusieurs kilomtres, mais ne laisse qu'un mince dpt, pais dequelques centimtres tout au plus ; presque simultanment, tout un pan du cnes'effondre, donnant une immense coule de pierres et de boue et que lesAmricains ont nomme dbris avalanche .2) Les types complmentairesLa classification des types par Lacroix appelle quelques prcisions quiamnent la compliquer. Elle ne reprsente pas tous les types d'ruption. Onpeut lui reprocher d'tre essentiellement bipolaire, c'est--dire de reposer sur lecritre acidit-basicit et de supposer que les autres facteurs varient dans le mmesens (tempratures des laves plus leves si le chimisme est basique, explosivit

lie l'acidit). Mais, en fait, la diminution de fluidit ds laves du type I au type 4n'est pas lie absolument, comme on le croyait nagure, une augmentation del'acidit, elle-mme due une augmentation de la proportion de silice. La viscositde la lave est la rsultante de plusieurs variables :- temprature,- composition chimique (et en particulier teneur en oxyde ferreux, en potasse,en vapeur d'eau)


23/42

- quantit de gaz dissous,- mode de dgagement de ces gaz dont les rles respectifs sont loin d'trelucids.a) Explosions magmatiques et ruptions phratiques.Une explosion peut tre due un brusque dgagement des gaz contenusdans le magma et, dans ce cas, tre d'autant plus violente que la lave est moinsfluide. Mais une explosion se produit aussi quand une venue d'eau entre encontact avec un magma chaud, qu'il soit acide ou basique : une soudainevaporisation de l'eau souffle du matriel volcanique et ventuellement aussi du

matriel sous-jacent. Comme, en gnral, c'est un magma ascendant quirencontre une masse d'eau, on parle plutt d'explosion phratomagmatique quephratique. Et comme l'eau rencontre n'est pas ncessairement celle d'une nappephratique, mais une eau souterraine quelconque, il vaut mieux employer le termed'hydromagmatique.b) Le volcanisme sous-marin.Beaucoup de volcans sont sous-marins et n'mergeront que si leurcroissance est plus rapide que l'rosion marine. A forte profondeur (plus de 2 100 menviron), les ruptions sont calmes et produisent en thorie, si elles sont basiques,des roches vertes connues dans les chanes de montagne gosynclinales. Cequi veut dire que lorsque lon rencontre ce type de roches, on peut dire quil y a eu cet endroit, un moment donn, un volcanisme sous marin (mme si cet endroit estaujourdhui un somment de montagne).A faible profondeur, elles sont explosives et fournissent des produits clatsvitreux, les hyaloclastites, brches parfois cimentes par des sdiments, et des lavesen coussinets (pillow lava), forme due aux conditions du brusque refroidissement.L aussi, on peut retrouver des pillow lava plus de 6000 mtres daltitude alorsque leur formation est automatiquement sous marine.c) La classification de Bernard GzeGze fait intervenir une organisation 3 ples pour expliquer la dynamiquevolcanique :

- Un ple gazeux,- Un ple solide,- Un ple liquide Associ au premier ple, on retrouve un type ultra vulcanien ,caractris par des explosions trs fortes et les nues ardentes etauxquels ils rattachent les explosions phratiques et les explosionspliniennes comme celle du Vsuve en79 avant Jsus Christ. Le typede volcan est celui du Krakatoa. On retrouve associ galement le typevulcanien proprement dit, avec le volcan Vulcano et ses nuesponceuses, ainsi que le type strombolien. ;

Figure 4.8 : dme pteux volcanique dans le secteur du mont St Helens (Etats Unis). Associ au ple solide, un type intermdiaire avec le prcdent : typevulcano-domen, o se met en place un dme et des nues blocs.Cest le cas de la montagne Pele. Puis vient le type domen proprement dit, avec la mise en place dun dme dextrusion limagede celui du Puy de Dme. Enfin, on trouve un type ultra-domen, avecla formation dun dme en profondeur ou crypto-dmes, comme cest lecas du Lac Toya au Japon. Associ au ple liquide, et dans une forme intermdiaire, on trouve letype vulcano-hawaen nues cumeuses (charge en particules

plus fines) du Katma en Alaska. Puis le type hawaen classique coules et enfin un type ultra-hawaen associ un volcanismeessentiellement fissural (sans cnes proprement dits) et formant destrapps comme ceux du Dekkan en Inde.d) Les phnomnes post-ruptifs.Aprs les ruptions, des manifestations secondaires peuvent encoretmoigner d'un reste d'activit :


24/42

- ce sont les fumeroles, fentes par lesquelles s'chappent silencieusement desvapeurs soufres irrespirables,- les geysers : jets intermittents de vapeurs et d'eau chaude, dposant destufs carbonats (Islande, Nouvelle-Zlande, parc de Yellowstone aux tats-Unis) et associs certaines sources thermales, produites par des eauxchauffes au contact d'un magma encore chaud. De telles sources dposentaussi des travertins (Pamukkale en Turquie).- Les solfatares, comme celle de Pouzzoles, sont des volcans de boue produitspar de la vapeur surchauffe (entre 100 et 300) et des gaz parmi lesquels de

l'hydrogne sulfur : des bulles crvent dans une marmite de boue dequelques dcimtres de diamtre et composent un anneau de boue durcie.Les vapeurs et les solutions sulfureuses, dans toute la zone et non seulementau voisinage immdiat de la marmite, altrent la roche encaissante en unproduit blanchtre et plus ou moins color d'oxydes et de sels.La recherche de vapeur naturelle exploitable pour la production d'nergie, ceque lon appelle la houille rouge, se fait en gnral dans de telles zones plutt quesur un volcan en activit o les installations risqueraient d'tre dtruites. A Larderello,en Toscane, le magma volcanique n'est qu' une grande profondeur mais la vapeursort nanmoins trs forte pression parce qu'elle est maintenue captive par un toitd'argiles tertiaires impermables.III) LES GRANDS TYPES DE CONSTRUCTIONS VOLCANIQUESLa traduction majeure de lactivit volcanique est sans conteste la constructionddifices volcaniques plus ou moins importants, de formes et de natures trsvaries. On classe habituellement les constructions en deux grandes catgories : lesformes majeures de construction : les coules de lave, les dmes et aiguilles, lescnes de scories ; puis, viennent des formes complmentaires : les champs descories et les formes des conglomrats.1) Les coules de laveDe faon globale, les laves se comportent plus ou moins comme des fluides.Elles descendent en suivant la ligne de plus grande pente. Rapides au point

d'mission pour certaines laves trs fluides (aux les Hawa, les records atteignentplus de 60 m/s), elles ralentissent progressivement et prennent une section plusgrande ; elles se refroidissent et finissent par se figer par solidification de la surfacerefroidie et par arrt de la fourniture de lave par la bouche ruptive.La solidification de la coule par refroidissement s'effectue au contact duplancher et au contact de l'air, le centre restant chaud longtemps. Elle se fait trsdiffremment suivant les roches : les basaltes et andsites ont un point de fusionbrusque, et passent rapidement du liquide au solide ou vice versa (entre 1080 et1100C pour certains basaltes comme celui d'Aydat e n Auvergne). Les coulesbasaltiques sont souvent caractrises par des tunnels sous-basaltiques, lie au

refroidissement diffrentiel de cette dernire : solidification de la priphrie, puisvidange de la partie interne qui laisse alors une forme en creux, un vide.Figure 4.9 : coule volcanique de type pahoehoe en cours de refroidissement, remarquer laspect voquant la peau de llphant Les coules diffrent d'abord par leur forme d'ensemble et par leursdimensions ; sans parler des coules qui s'associent des formes plus complexes(bavures sur un cne de scories, coules se recouvrant les unes les autres pourformer des volcans hawaens ou des trapps), elles diffrent beaucoup selon laquantit de lave mise (il y a ainsi des coules longues de quelques mtres et descoules longues de plusieurs kilomtres et mme de plusieurs dizaines de

kilomtres) ; elles diffrent aussi suivant la forme topographique sur laquelleelles se sont panches (pente longitudinale forte ou faible, variable ou uniforme,profil transversal en pente plus ou moins forte). La forme topographique des coulesest donc, ds l'mission, extrmement variable, selon la topographie prexistant l'panchement, selon la quantit de lave mise et aussi selon sa fluidit.Figure 4.10 : coule volcanique de type aa en cours de refroidissement, avec unaspect beaucoup scoriace , hrisse de pointes de lave.


25/42

En effet, des volcans mettant des laves visqueuses peuvent donnernaissance des coules courtes, vite figes, mme sur de fortes pentes. Tellessont les coules de trachyte, les coules de rhyolite et d'obsidienne (verrevolcanique compact). Certaines peuvent offrir des cas de transition avec des dmesde lave pteuse : ce sont des dmes-coules. A partir d'une intumescence de typeplen, la lave s'est panche lentement, sur une pente forte, sans dpasserquelques centaines de mtres de longueur.La surface des coules de lave peut se prsenter sous trois formesdiffrentes :

- le pahoehoe : le premier dsigne un aspect d la solidification d'unelave trs fluide et dgaze, donc sans explosions : la lave s'coule en ridantune pellicule mince et lastique. On parle aussi de lave corde ;- l'aa : cest au contraire un chaos de lave scoriace, semblable un champ de mchefer ; ses irrgularits peuvent atteindre quelques dcimtres, maissouvent aussi quelques mtres de hauteur. En Auvergne, on nomme cheire(c'est--dire pays pierreux) une telle accumulation, dj altre par quelquehuit mille ans de contact avec l'air et pourvue d'un sol qui ne masque pasentirement la rugosit ;- le plan uni : une coule trs fluide peut avoir une pente nulle, l o lalave, s'accumulant derrire un obstacle, forme un lac. On a attribu de telslacs le caractre uni de certaines coules basaltiques. Mais il faut souventprendre garde que la planit est le rsultat de l'rosion d'un aa. Les scoriessont rapidement dmanteles : les asprits clatent, un sol s'accumule dansles creux ; une coule vieille n'est jamais un aa, l'rosion mcanique etl'altration l'ont transforme en surface unie.2) Les dmes et les aiguilles dextrusionForms de lave acide, les dmes plens ou cumulo-dmes sont hauts de100 500 m, comme celui de la Montagne Pele, ceux du Puy de Dme ou duSarcouy (Auvergne). Pour simplifier, il existe deux types de dmes :- Les crypto-dmes : est un dme d'intrusion qui set forme en soulevant une

couverture quelconque (ancienne lave ou alluvions). Parfois, il peut affleurerparfois il reste un crypto-dme vrai. Sa forme est irrgulire.- Les dmes dextrusion : cest, au contraire, un dme qui apparait lasurface. Il a une forme rgulire de chaudron renvers.Les formes les plus impressionnantes dues la lave sont les cylindresd'extrusion et les aiguilles :- Les premiers, dus une monte visqueuse de type plen, gardent des flancsverticaux ; on les compare un piston, remont par l'action d'une pressionexerce de bas en haut. Il est bien difficile de les distinguer de formes dedchaussement, les culots de lave, moulages de chemines qui n'ont pas fait

leur apparition en surface.- Quant aux aiguilles, comme celles de la Montagne Pele, elles sont dues une excroissance de lave nouvelle plutt qu'au soulvement, par une pressionexerce de bas en haut, d'une ancienne lave refroidie moulant une chemine.Elles sont en effet visqueuses, incandescentes et s'croulent pendant leurcroissance. Aussi sont-elles le plus souvent phmres et ne survivent-ellespas aux ruptions.3) Les constructions lmentaires de scoriesLes constructions de scories sont de deux types : les cnes simples et leschamps de scories. Les cnes simples se forment au point d'mission, qui est le

fond du cratre ; ils rsultent d'une accumulation abondante de matriaux rejets une trs faible distance ; les champs de scories sont au contraire forms dematriaux moins abondants mais rejets plus loin, entre les cnes, ou loin descnes.Figure 4.11 : vue arienne au Mexique dun champ de cnes volcaniques : en bas droite un cne gueul, cest--dire ouvert sur un ct. Les formes de ciselures sur lesversants correspondent des barrancos, sorte de grands ravins taills dans les


26/42

matriaux tendres pyroclastiques, par lrosion.a) Les cnes simplesLes matriaux projets peuvent retomber l'tat liquide ou l'tat solide.Dans le premier c

Geomorphologie structurale

Documents

Transcript of Geomorphologie structurale