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Des traces d'un domaine océanique dans les chaînes de montagne

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​Introduction :

Ce cours abordera dans un premier temps les lambeaux de la lithosphère océanique présents dans les chaînes de montagnes, puis nous nous intéresserons aux vestiges des marges continentales.
Enfin nous verrons quelles sont les transformations minéralogiques liées à la formation des chaînes de montagnes.

Rappels

Une plaque tectonique est un morceau de lithosphère océanique ou continentale qui repose sur l’asthénosphère.
Ces plaques sont mêmes en équilibre isostatique sur l’asthénosphère car l’asthénosphère est plus visqueuse et plus dense que la lithosphère.

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Définition

Tectonique :

La tectonique est l’ensemble des déformations qui ont affectés des terrains géologiques comme des failles, des plis, etc.

On parle donc de tectonique des plaques pour expliquer que les déformations de la lithosphère entraînent un découpage de la lithosphère en plaques qui glissent sur l’asthénosphère. La tectonique des plaques résulte de forces internes de la Terre. La particularité de ces plaques est la présence d’une activité sismique aux frontières de deux plaques. On retrouve par exemple entre deux plaques des zones de subduction et des zones de collision.

Au sein d’une chaîne de montagnes, de nombreux indices nous montrent qu’il y a eu compression suite à la convergence de deux plaques continentales. Il s’agit du relief important des chaînes de montagnes, des déformations comme les plis ou les chevauchements et enfin des indices pétrographiques, c’est-à-dire la structure et la minéralogie des roches.

L’étude de certaines roches qui affleurent sur les chaînes de montagnes témoigne de la fermeture d’un océan par subduction.

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Définition

Subduction :

La subduction est l’enfoncement de la lithosphère océanique dans le manteau asthénosphérique au niveau des fosses océaniques.

Il y a toutefois des témoins d’un ancien domaine océanique dans une chaîne de montagnes.

Des lambeaux de la lithosphère océanique

Au cœur des chaînes de montagnes se trouvent des ophiolites. Il s’agit de séquences de roches constituées de péridotites transformées en serpentinites, de gabbros, de basaltes en coussins et de roches sédimentaires marines.

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Définition

Ophiolite :

Une ophiolite est une séquence de roches appartenant à la lithosphère océanique que l’on retrouve au cœur des chaînes de montagnes à l’intersection entre deux plaques lithosphériques.

La connaissance des roches permet de déterminer l’histoire de la roche depuis sa formation : lieu de formation, refroidissement, réchauffement. C’est grâce à cette histoire et aux lieux où sont retrouvés les roches que les géologues peuvent retracer l’histoire de la Terre. Voici l’histoire de quelques roches que l’on trouve, à l’heure actuelle, sur les croûtes continentales.

Alt texte Péridotite : Domaine public et Serpentinite : ©kevinzim / Kevin Walsh - CC BY 2.0

  • La serpentinite est une roche vert sombre qui provient de l’altération de péridotites. Cette altération survient lorsque la péridotite est soumise à forte température et lorsqu’elle est hydratée.
  • On parle de métamorphisme hydrothermal. Ce métamorphisme hydrothermal est typique des dorsales océaniques où la croûte est encore à une température élevée.

Gabbro et Basaltes en coussin Gabbro  : Domaine public - ©Wilson44691 et Basaltes en coussin  : Domaine public- ©National Oceanic and Atmospheric Administration

  • Le gabbro est une roche de couleur verte à noire.

C’est une roche magmatique qui a subi un refroidissement lent en profondeur dans les dorsales océaniques. Le lent refroidissement permet à cette roche d’avoir une cristallisation fine.

  • Les basaltes en coussin se forment sous l’eau au niveau d’une dorsale océanique.

Le basalte est une roche magmatique de couleur sombre. Ils prennent cette forme si particulière en coussin car ils se solidifient rapidement en surface par contact de l’eau froide.

La présence d’ophiolites dans les chaînes de montagnes résulte d’un ancien domaine océanique. En effet, une ophiolite se retrouve remontée sur la croûte continentale lors de la tectonique des plaques.

  • Ainsi, la formation d’une chaîne de montagnes provient de la disparition d’un domaine océanique par subduction suite à la convergence entre deux plaques lithosphérique.

Des vestiges de marges continentales

Dans les chaînes de montagnes, on retrouve aussi des anciennes marges continentales passives.

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Définition

Marge continentale passive :

Une marge continentale passive est la zone de transition entre une plaque continentale et une plaque océanique. Elles bordent la quasi-totalité des continents. Une marge passive est caractérisée par une faible activité géologique et par un dépôt de sédiments important.

Schéma d Marge continentale passive

Les marges passives se créent lors de la formation d’un océan. Il y a d’abord une croûte continentale puis formation d’un rift dans un premier temps suite à des forces d’étirements. Vient ensuite la formation d’un océan bordé par des blocs basculés délimités par des failles normales qui représentent une marge passive.

Une marge passive est une formation géologique typique des zones océaniques. La présence de ces marges passives au cœur des montagnes témoigne d’un ancien domaine océanique.

Des transformations minéralogiques

Une roche métamorphique est une roche qui va se modifier suite à l’élévation de la température et de la pression. Donc à l’origine ce sont des roches sédimentaires ou magmatiques qui subissent une modification minéralogique et structurale. Il y a recristallisation de la roche. Ces transformations se font à l’état solide.

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À retenir

Dans les zones de subduction, les roches sont soumises à de nouvelles conditions de pression et de température.

Ce métamorphisme affecte les roches de la lithosphère océanique plongeant dans l’asthénosphère. Ces mêmes roches sont retrouvées aujourd’hui au cœur des chaînes de montagnes.

De la même manière, on retrouve dans ces mêmes montagnes des roches caractéristiques du domaine continental ayant elles aussi subi des modifications de pression et de température.

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À retenir

Le métamorphisme témoigne que lorsque la subduction océanique est terminée, il y a une subduction partielle de la marge continentale ce qui entraine un empilement de nappes.

On peut retrouver quelles conditions de pression et de température ont subi ces roches en s’intéressant aux associations minéralogiques de la roche que l’on replace sur un diagramme pression/température.

​Conclusion :

L’hypothèse que la collision de deux plaques lithosphériques est bien l’aboutissement de la fermeture d’un océan. Cette hypothèse peut-être vérifiée de différentes façons :

  • Tout d’abord, il y a des témoins d’un ancien domaine océanique dans les chaînes de montagnes. En effet, on retrouve des ophiolites qui sont des associations de roches caractéristiques du domaine océanique.
  • Ensuite, il y a la présence de marges passives qui ont une structure de blocs basculés séparés par une faille normale. Là encore, c’est typique d’une zone océanique.
  • Enfin, on a vu que les roches métamorphiques océaniques et continentales témoignent d’une subduction océanique suivie d’une subduction continentale qui entraine un empilement de roche.