THEME 1B Géologie: le domaine continental et sa dynamique

On aborde ici les continents. Il s'agit de dégager les caractéristiques de la lithosphère continentale et d'en comprendre le dynamisme et

l'évolution à partir de données de terrain.

Rappels de géologie (diagnostique + Commentaires)

CHAP I. Caractéristiques du domaine continental : lithosphère continentale, reliefs et épaisseur crustale

Le domaine continental se distingue du domaine océaniquepar sa croûte qui se trouve majoritairement à l’affleurement(émergée), on y trouve également des reliefs parfois élevés(chaines de montagnes). Recherchons les caractéristiquespropres au domaine continental: -Son équilibre sur l’asthénosphère…-Son épaisseur…-Sa densité et la nature des roches qui la constitue…-Son âge…-Ses caractéristiques tectoniques…

I.1 isostasie et épaisseur de la croûte

Activité 1: la lithosphère est en équilibre sur l’asthénosphère: le principe d’isostasie

Autres données :

Carte gravimétrique dans la région Nord Américaine

L'anomalie gravimétrique (de Bouguer) est la

différence entre le champ de pesanteur terrestre mesuré et le champ de pesanteur Là où la densité est plus grande, l'anomalie

de Bouguer est plus forte et est souvent exprimée comme étant de valeur

davantage positive.

Q1 p.124 / DOC 1p.124

DOC 1a: la superposition des plagesemblent visualiser un soulèvementEn relation avec la fonte d’un glacier (allégement) (ou une diminution du niveau de l’océan… )Evaluation de ce soulèvement (-6000 ans à nos jours):

Les anomalies gravimétriques dans la région d’Hudson sont à corréler avec les phénomènes desoulèvement ou d’affaissement.

Les matériaux de la croûte continentalede même densité (proche du celle du granite) « flottent » sur une couche plus dense (l’asthénosphère), principe d’ Archimède appliqué à des matériaux plus dure. Ainsi des reliefs montagneux sont compensés en profondeur par des variations d’épaisseur de la croûte (une racine crustale) Q3) modèle de Airy asthénosphère

Manteau lithosphérique

Croûte continentale

Surface de compensation

Commentaires: Dans notre exemple « canadien » la fonte des glaciers (depuis 6000 ans) entraine bien une perte de matériaux en surface qui est compensé par un réajustement isostatique (rebond isostatique) ce qui entraîne un soulèvement de la croûte continentale à cet endroit.

Croute continentale

Manteau lithosphérique

Asthénosphère

Lithosphère continentale

Racine crustale

Chaine de montagnesglacier

MOHO

Fonte du glacier

Soulèvement

Q2 p.124 avec DOC 2 p.125

BILAN: La lithosphère (rigide) est en équilibreisostatique sur l’asthénosphère (plus déformable). Toutes

modifications (fonte glacier, érosion, tectonique…) de cet équilibre entraîne des mouvement verticaux de la lithosphère (soulèvement

ou affaissement)

(Cas d’une fonte de glacier)

Activité 2: Altitudes et profondeurs de la croûte continentale

Foyer (profond) séisme

C D

Trajet ondes PMP

Documentation pour TP activité 2

Commentaires: l’étude de la propagation des ondes sismiques permet de localiser la limite (Moho) croûte-manteau et de déterminer l’épaisseur de la croûte continentale, en moyenne 30km (alors qu’elle est moyenne de 5 km pour la croûte océanique). Cette épaisseur est plus importante au niveau des reliefs montagneux (racine crustale jusqu’à 80 km). NB: Toute variation du Moho est en accord avec l’ajustement isostatique. La limite lithosphère-asthénosphère suit cette variation.

I.2 nature des roches, densité et âge des croûtes Activité 1:Nature des roches et densités

Basalte et gabbro

Granite et roche métamorphique (gneiss)

Mesure des densités:

Réaliser une observation et des dessins d’observation du granite et du basalte

Activité 2: âge de la croûte continentale par rapport à la croûte océaniqueFichier « datation_granite_gabbro.xls » (réponses derrière cette feuille)1- Dater l’âge du granite et du gabbro en appliquant la méthode de calcul proposée.2- Sachant que ces datations sont représentatives, comparer l’âge d’une croûte continentale par rapport à une croûte océanique, avec vos connaissances: quelle explication pouvez vous donner à ces différences.

Commentaires: les roches de la croûte continentale peuvent être datées parradiochronologie (couple isotopique Rb/Sr),. leur âge est très variable et pouvant aller jusqu’à 4 Ga (âge terre = 4,5 Ga), alors que les roches de la croûte océanique ne dépassent pas 200 Ma.Explications: les matériaux de la croûte océanique ont parfois été plusieurs fois recyclés dans le manteau sous l'effet de la tectonique des plaques (naissance= dorsale/disparition= subduction)

Calculer l’âge d’une croûte océanique (méthode équivalente Rb/Sr sur un Gabbro) « FichierGABBRO »

Données granite

Données gabbro

I.3 Les indices tectoniques et pétrographiques (roches) de l’épaississement crustalLes données sismiques visualisent une racine crustale associée aux reliefs élevés des chaines de montagnes: Comment expliquer cet épaississement de la croûte ?

A) Des indices de structure

Série gréso-calcaire de Ouémo: plis visibles à marée basse. Plis contemporains à la sédimentation

Données de terrain: les plis Montrer schématiquement en quoi cettedéformation traduit un raccourcissementet peut participer à un épaississement

Présence de plis dans des roches sédimentaires en relation avec des forces tectoniques compressives et un raccourcissement + épaississement des terrains dans un contexte plastique (plutôt profond)Nb: on parle de mouvements horizontaux et verticaux

A l’échelle d’une chaine de montagnes (Alpes)

Données de terrain : faille inverse (région Himalayenne )

Montrer schématiquement en

quoi cettedéformation traduit un raccourcissement

et peut participer à un épaississement

Présence de failles inverses avec unchevauchement des sédiments => compression et raccourcissement + épaississement des terrains dans un contexte plus rigide (cassant) Nb: on parle de mouvements horizontaux et verticaux

Données de terrain: Plis + faille + Chavauchement=> raccourcissement (mvt horizontal) + épaississement (mvt vertical)

Données de terrain: les nappes de charriage doc 1b p.131

Avec le doc p.432 (tempsgéologiques) relever une anomalie de structure et proposer une hypothèseexplicative à cette déformation avec le modèle 2b p.131

Crétacé: -135/-65 MADévonien moyen: -408/-355 MA

raccourcissement

raccourcissement

épaississement

épaississementNB: si répétition des chevauchements= écailles

Précisions sur la mise en place des structures associées à l’épaississementcrustal (chaine de montagnes) dans un mouvement de convergence.

Commentaires: plis, failles inverses et chevauchements sont les indices d’un épaississement crustal s’expliquant par le raccourcissement de la croûte continentale. NB: Ces épaississements de la lithosphère continentale dans une zone de collision génèrent des reliefs élevés (plus de 4807 m Mont blanc). Les profils sismiques montrent que les chevauchements visibles en surface se retrouvent aussi en profondeur. De gigantesques nappes sont ainsi "empilées" les unes sur les autres. NB: Le mécanisme créant ces reliefs est appelé orogenèse. Raccourcissement et chevauchement génèrent des frottements à l’origine des seimes.

B) Des indices pétrologiques (dans la nature des roches)d’un épaississement crustal

GneissR.Métamorphique

Migmatique:

Sujet : « … Le fait de retrouver des gneiss et des migmatites dans les chaines de montagnes est l’indice d’un épaississement crustal… » Argumenter cette affirmation à partir de l’ensemble des données pratiques et documentaires de cette activité.

Au sein des des chaines de montagnes, il est possible d’observer:Des gneiss: roches métamorphiques qui ont subies des transformations de texture (foliation,schistosités…) et une recristallisation (nx minéraux à chimie constante) à l’état solide à cause de changements de conditions thermodynamiques (P et T) liés à l’enfouissement des roches lors de l’épaississement crustal. Des migmatites: si les conditions de P et T sont importantes, une partie de la roche (gneiss) entre en fusion partielle (ANATEXIE) donnant un magma à l’origine des granites d’anatexie: indices d’un enfouissement plus important.

Bilan: La croûte continentale est d’autant plus épaisse que les reliefs sont élevés. L'épaisseur de la croûte résulte d'un épaississement lié à un raccourcissement et un empilement dans un mouvement de convergence. On trouve des indices tectoniques (plis, failles, chevauchements et nappes de charriage) et des indices pétrographiques (métamorphisme, traces de fusion partielle). Les résultats conjugués des études tectoniques et minéralogiques permettent de reconstituer un scénario de l'histoire de la chaîne => CHAP II

Sujet de type BAC: Activité 6 p134 pour vous entraîner

Failles inverses

Chevauchementset nappes charriage

plissements

Gneiss migmatite