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Les zones de collision continentales (convergence)

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Introduction :

Lorsque deux plaques continentales convergent, on peut observer une chaîne de montagnes de collision. Ces ensembles, parmi lesquels les Alpes ou l’Himalaya, sont à distinguer des chaînes de montagnes formées lors d’une subduction.

Dans ce cours, nous verrons d’abord les caractéristiques de ces chaînes de montagne de collision, puis nous nous intéresserons à la dynamique qui conduit à la formation de ces structures géologiques spectaculaires.

Les caractéristiques des chaînes de collision

Contrairement aux chaînes de montagnes des zones de subduction, les chaînes de montagnes de collision ne montrent qu’une très forte activité sismique, aucune activité volcanique n’y est relevée.

La rencontre des deux plaques continentales génère une force de compression très importante, qui va modifier les paysages.

Les plis, les failles et les failles inverses

Malgré leur apparence rigide, certaines roches sont ductiles. Ainsi, au cours du temps, des plis peuvent apparaître.

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Définition

Ductile :

L’adjectif ductile caractérise une structure qui peut se déformer sans se rompre.

Lorsque les forces de compression sont trop importantes, des failles se forment. Ces failles sont des cassures, qui permettent le chevauchement des roches.

Une faille inverse est une cassure particulière qui permet un soulèvement des roches lors du phénomène de collision.

Les nappes de charriage

Avec le temps, certaines parties du terrain chevauchant peuvent se détacher et se déplacer parfois sur de très grandes distances par rapport au terrain chevauché.

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Définition

Nappe de charriage :

On appelle nappe de charriage, les terrains déplacés horizontalement lors de la collision.

Les indices en faveur d’une modification de la croûte

Les fortes contraintes tectoniques liées à la convergence vont notamment impacter les enveloppes superficielles de la Terre.

L’épaississement de la croûte

Dans les Alpes, l’étude de la propagation des ondes sismiques montre que le moho se trouve à environ 46 km46\ \text{km} de profondeur, au lieu de 3030 dans les plaines.

  • Donc, les chaînes de montagnes de collision montrent un épaississement crustal.
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Astuce

« Crustal » est l’adjectif qui dérive du mot «  croûte ».

Le raccourcissement horizontal de la croûte

Lorsque deux plaques se rapprochent et qu’un pli se forme, la croûte se raccourcit car les matériaux, superposés, s’étalent moins.

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À retenir

Le rapprochement des deux plaques provoque l’empilement de matériaux, à l’origine de la formation de la chaîne de montagnes.

Le métamorphisme de collision

Dans la partie italienne des Alpes, les géologues ont retrouvé de la coésite. La coésite est une ancienne silice, qui a été métamorphisée par les forces de compression lors de la collision. Or, ce métamorphisme, de type « très haute pression-basse température », est propre à la collision.

  • On retrouve dans les Alpes des roches métamorphiques spécifiques aux collisions.

Les signes d’un ancien océan

Les basaltes en coussin ou pillow-lavas (coussin de lave), sont des roches typiques de la croûte océanique qui ont refroidit brutalement au contact de l’eau lors de son éruption au niveau du rift. Or, on trouve des pillow-lavas dans le massif du Chenaillet dans les Alpes.

Alt texte Basalte en coussin sur la croûte océanique (Hawaii)

Alt texte Basalte en coussin dans le massif du Chenaillet, Saphon A

On peut également s’appuyer sur les indices paléontologiques d’un ancien océan.

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Définition

Paléontologie :

La paléontologie est le nom donné à la science qui étudie les fossiles, c’est-à-dire les restes d’anciens êtres vivants (ossements…) ou de leur activité (traces de pas…).

En haut des Alpes, on retrouve des radiolarites, des roches sédimentaires qui sont richement composées de radiolaires.

Les radiolaires sont des animaux marins à coquille, ils vivent à proximité des côtes, là où la nourriture végétale est abondante.

  • Si les Alpes sont désormais situées entre deux plaques continentales en collision, les traces de pillow-lavas et de radiolarites en haut des Alpes confirment la présence d’un océan avant la collision. Cet ancien océan a donc subi une subduction avant que les plaques continentales ne se rencontrent.

On peut parler ici d’obduction du morceau de l’ancien plancher océanique coincé entre les deux plaques continentales qui se rejoignent.

La tectonique globale lors d’une collision

Lors d’une collision, deux plaques continentales se rencontrent mais aucune subduction n’est possible car ces deux plaques ont la même densité.

L’épaississement crustal est lié à l’empilement des roches. Comme les couches superposées sont de plus en plus lourdes, la chaîne de montagnes s’enfonce dans l’asthénosphère visqueuse et la limite du moho s’abaisse vers les profondeurs, en même temps que se produit un rééquilibrage isostatique.

Une fois mise en place, la chaîne de montagnes subit l’érosion, mais, même après de très longues périodes, des traces de relief subsistent.
Par exemple, les collines de la région parisienne sont des restes de la chaîne hercynienne formée il y a 500 millions d’années qui a été érodée.

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Définition

Érosion :

L’érosion est le nom donné au processus physique qui use les roches. Au final, l’érosion va « raboter » les couches superficielles de la Terre, on dit qu’elles sont érodées.

Conclusion :

La collision est l’étape ultime de la subduction : une fois que la lithosphère océanique est entièrement recyclée, les deux ensembles continentaux ne peuvent qu’entrer en contact, on parle alors de fermeture océanique.

La collision s’accompagne d’un ensemble de manifestations sismiques, à l’origine de plis, de failles et de nappes de charriage.

Au final la croûte se retrouve profondément remaniée : elle se raccourcit horizontalement, s’épaissit verticalement, et subit des transformations minéralogiques dues aux forces de compression.