Intro: Tectonique des plaques et formation de la chaine hercynienne• https://www.dailymotion.com/video/xg3kvs

LA TERRE À LA FIN DU PERMIEN (VERS -250MA) CRÉDIT L STIELTJESI

La France présente des témoignages de la formation de montagnes anciennes.• France riche géologiquement (relief actuel varié → trace de l’histoire

ancienne)

• Ex: chaine Hercynienne, formation au Carbonifère/Permien : de -400 à -250Ma environ.

• Cette chaîne a disparu.

• Traces visibles au niveau du massif armoricain (Bretagne), du Massif central et des Vosges.

• Les Alpes et les Pyrénées se sont formées pendant le secondaire et le tertiaire. (<100Ma)

La disparition des reliefs

I) Conséquences du temps sur les montagnesa) Comparaison des chaines de montagnes anciennes et récentes

b) Apparition de roches anciennes à l’affleurement

II) Mécanismes de l’érosiona) L’érosion et altération

b) Transport des particules liées à l’érosion

c) Les Forces tectoniques : effondrement gravitaire et extension

2 exemples de montagnes en France

• Le Massif central Les Alpes

Les roches à l’affleurement

Métamorphismes dans le Massif central

Alpes

Roches magmatiques et métamorphiques

• MAGMATIQUES: basalte, granite ...

• METAMORPHIQUES: Gneiss, Micaschistes, migmatites

• Massif central: forte proportion de matériaux• transformés (roches métamorphiques)

• formés en profondeur(roches plutoniques).

→ importantes contraintes de pression et de température qui les ont affectées avec le temps

• Ces roches formées en profondeur apparaissent en surface → les terrains qui les recouvraient ont disparus!

• Alpes: peu d’affleurement de roches magmatiques peu transformées et recouvertes par les couches sédimentaires

Roches sédimentaires

• SEDIMENTAIRES: calcaire, sables, argiles ...• Les roches sédimentaires sont majoritairement accumulées dans les océans.• L’érosion a principalement lieu sur les continents

• Massifs anciens (Massif central), peu de roches sédimentaires récentes (<200Ma),

• Massifs jeunes (Alpes et les Pyrénées) → elles sont très abondantes• Les roches sédimentaires des massifs anciens sont très vieilles et

métamorphisées → fortes contraintes liées à l’enfouissement en profondeur

• Analyse:• → Les roches sédimentaires des massifs anciens sont très vieilles. Apparentes

en surface suite à l’érosion des couches supérieures• Celles des massifs jeunes sont récentes et n’ont pas encore eu le temps de

disparaitre.

Montagne ancienne (Ex: Massif central)

Montagne récente (Ex: Alpes)

Roches magmatiques plutoniques: granite--> signe d'une formation en profondeur

Très présentes. Très anciennes (dans le massif central --> <600Ma Cambrien)

Assez peu présentes. Surtout au centre dans secteurs élevés

Roches sédimentaires:calcaire, sables, argiles

Peu abondantes ou alors anciennes et métamorphisées (voir case dessous)

Très abondantes et relativement récentes– de 300Ma (Trias)

Roches métamorphiques: Gneiss, Micaschistes, migmatites--> signe d'une transformation donc contraintes importantes

Roches très métamorphisées. jusqu'à la migmatite.Très fortes contraintes (T° et P)Origine profonde

Peu de roches métamorphisées en surface

Altitudes et profondeur du Moho

MOHO

Racine crustale

1000-2000m

4000m

Altitude et profondeur du Moho

• Alpes →montagnes très hautes (plus de 4000 mètres) →moho très profond → Racine crustale

• Massif central → Peu élevée (alt max. 2000 mètres) → pas de racine crustale →le Moho a repris sa profondeur « normale » = Réajustement isostatique

• Au relief positif qu'est la chaîne de montagnes, répond, en profondeur, une importante racine crustale.

Bilan intermédiaire. Comparaison chaine récente et chaine ancienne• Qu’avons-nous comparé?

1. Les roches visibles à l’affleurement (surface): • Roches sédimentaires: dépôts en surface très présents dans les

chaines récentes• Roches magmatiques (formées en profondeur): granite, migmatite

plus présents dans les chaines anciennes• Roches métamorphiques (modifiées suite à des contraintes de t° et

pression, donc svt en profondeur) → présents dans les chaines anciennes

2. Les altitudes (élevée dans les chaines récentes, relief abrupt)3. Les profondeurs du Moho (profond dans les chaines

récentes)

• LE relief s’applanit,

• le Moho est moins profond sous les chaines anciennes et moins élevées Pourquoi?

• 3 mécanismes:

→ Erosion

→ altération

→ Réajustement isostatique

Comment expliquer l’apparition de roches anciennes à l’affleurement?

Bilan

• Les chaînes de montagnes anciennes ont des reliefs moins élevés que les plus récentes.

• On y observe à l'affleurement une plus forte proportion de matériaux transformés et/ou formés en profondeur.

• Les parties superficielles des reliefs tendent à disparaître.

• Quelles sont les causes, les mécanismes de cette disparition des reliefs permettant l’affleurement de roches formées en profondeur?

La disparition des reliefs

I) Comparaison chaine récente et chaine ancienneLes anciennes montagnes ont-elles laissé des traces?

Si oui, comment les repérer, les identifier?

II) Aplanissement des chaines de montagnesa) L’érosion et altération

b) Transport des particules liées à l’érosion

c) Remontée du Moho

d) Les Forces tectoniques : effondrement gravitaire et extension

II) Aplanissement des reliefsa) Erosion / altération

• Altération: Ensemble de réactions physico-chimiques et biologiques qui modifient la propriété des minéraux.

• Elle a généralement pour effet de rendre les roches moins cohérente ce qui facilite leur désintégration. Une roche non altérée est dite saine. D'après le dictionnaire de Géologie (Foucault et Raoult)

• Erosion: Ensemble des phénomènes externes qui, à la surface du sol ou à faible profondeur, enlèvent tout ou partie des terrains existants et modifient ainsi le relief. D'après le dictionnaire de Géologie (Foucault et Raoult)

• L'érosion implique un déplacement de matière

a) Mécanismes de l’Erosion / altération (suite)

• On distingue 2 grands types d’altération

• l’altération physique : • Le gel dégel de l’eau qui provoque la fracturation de la roche, • les variations de température, • l’action des glaciers qui frottent sur la roche, • l’action des végétaux par rejet acide ou agrandissement des fissures par

les racines

• L’altération chimique exercée par l’eau : • il s’agit d’une réaction chimique d’hydrolyse qui modifie les minéraux.

Les éléments chimiques de la roche sont mis en solution (solubilisation)

• Une réaction générale d'hydrolyse

Minéral primaire + Eau →Minéral secondaire + Solution de lessivage.

a) Erosion / altération (suite)Un exemple d’altération/érosion sur le granite• Orthose : Feldspath alcalin très présent dans les granites (blanc).

• hydrolyse de l’orthose

• Orthose + eau → kaolinite + solution de lessivage

• 2(Si3Al)O8K + 11H2O → Si2O5Al2(OH)4 + 4Si(OH)4 + 2(K+, OH-)

• Kaolinite : Argile présent dans les arènes granitiques

b) Transport et dépôt des produits de l ’érosionTransport

• Les sédiments produits par le démantèlement (érosion) des montagnes sont transportés par l'eau.

• Exemple de la Loire (1006km)

• Analyse de la taille des particules dans différentes localités le long de la Loire

Source: Mont Gerbier-de-joncs

Embouchure au-delà de Nantes

b) Transport et dépôt des produits de l ’érosionTransport

• La comparaison de l'abondance relative des différentes classes granulométriques montre • que les sédiments les plus gros

se déposent en amont,

• et les sédiments les plus fins se déposent en aval.

• Les particules les plus fines termineront dans la mer.

b) Transport et dépôt des produits de l ’érosiondépôt

• Les produits de l’érosion se dépose enfin dans des bassins

• On peut estimer le volume de particules arraché au relief

• Exemple des Alpes: 2 bassins de dépôt (Rhin et Pô)

• Épaisseur moyenne de dépôt: 5km

• 1) Volume de dépôts = surface * épaisseur.

• 2) Epaisseur perdue de Alpes=Volume /

surface des Alpes

• 3) Vitesse d’érosion connaissant la période d’érosion: 50Ma

b) Transport et dépôt des produits de l ’érosiondépôt

• volume des sédiments : Rhône + Pô = 1568950 km3.

• surface des Alpes représente 179 666 km2,

• Épaisseur des roches supprimées par l’érosion est de 8,7 km. Vitesse d’érosion 0,17 mm/an ;

• C'est extrêmement faible, mais suffisant pour faire disparaître une montagne en quelques dizaines de millions d'années.

• S'il n'y avait pas le réajustement isostatique à cette vitesse de 0,17 mm/an les Alpes disparaîtraient en environ 28 millions d'années.

• En réalité comme vu précédemment, il faut plutôt 100Millilons d’années

Pourquoi ce calcul est approximatif en dehors du pb de réajustement isostatique

• Certaines particules issues de l’érosion se sont déposées sur le continent notamment lors du début de la collision.

• Une partie des sédiments est soluble, ils se dissolvent dans les rivières puis dans la mer.

• Une partie des sédiments sont très fins, ils se déposent très loin dans la mer ou même ne se déposent jamais.

• Une partie des sédiments se déposent dans le lit des rivières et n'atteignent pas la mer (plaine du Pô).

• Une partie des roches calcaires se retrouve sous forme de gaz (CO2)

→ L’épaisseur des roches supprimées par l’érosion est donc sous-estimée.

c) Apparition de roches anciennes à l’affleurementRéajustement isostasique• Matériaux éliminés →moins de masse en surface

• → rééquilibrage isostatique se met en place (principe d’Archimède)

• → pour 5 m d’érosion, le moho remonte de 4m (800m de rebond pour 1km d’érosion) → rapport 4/5

b) Apparition de roches anciennes à l’affleurementérosion et isostasie

• Capture d'écran du logiciel SimulAiryprésentant le couplage érosion/isostasie. Le réajustement isostasique lors de l'érosion entraîne la remontée de matériel profond.

• Durée moyenne d’un aplanissement: 100Ma

c) Effondrement des reliefs

• Les failles normales traduisent des phénomènes d'extension alors que les failles inverses traduisent des contextes de raccourcissement.

• On observe un mouvement divergent au centre des Alpes

c) Effondrement des reliefs

• Fl: Forces latérales

• Fv: Forces verticales: Poids et poussée d'Archimède

• Tant que les forces compressives sont plus fortes que les forces verticales, on observe un épaississement du relief

• Dans le cas contraire →effondrement gravitaire

c) Effondrement des reliefs (suite)

• Sous l’effet de l’épaississement, la croute continentale inférieure se ramollit et fond partiellement. Avec la force de gravité et la poussée d’Archimède, les masses se répartissent latéralement et le relief se « lisse ».

• L’effondrement gravitaire se produit quand la plaque plongeante se retire.

Schéma bilan

Cycle des roches

Bilan

• Altération et érosion contribuent à l'effacement des reliefs.

• Les produits de démantèlement sont transportés sous forme solide ou soluble, le plus souvent par l'eau, jusqu'en des lieux plus ou moins éloignés où ils se déposent (sédimentation).

• Des phénomènes tectoniques participent aussi à la disparition des reliefs.

• L'ensemble de ces phénomènes débute dès la naissance du relief et constitue un vaste recyclage de la croûte continentale.