COURS 1LA NATURE GÉOLOGIQUE DES CONTINENTS - SUITE

SVT – TERMINALE S – THÈME 1B – LE DOMAINE CONTINENTAL ET SA DYNAMIQUE1B1 – CARACTÉRISATION DU DOMAINE CONTINENTAL

II- Les continents, des ensembles en équilibre

TP 2 – LES CONTINENTS (2) – DES ENSEMBLES EN ÉQUILIBRE

Qu. 2 : On remarque que les balises GPS situées autour de la mer Baltique enregistrent un fort déplacement vertical (proche de 1 cm/an), tandis que celles en Europe centrale ne bougent pas !

Stations Position géographique Vitesse de déplacement en altitude (mm/an)

LROCPOTSBUDPVAASSODASKE0

La Rochelle - FrancePostdam – Allemagne

Copenhague - DanemarkVaasa – FInlande

Sodankyla – FInlandeSkelleftea – Suède

0,060,081,328,96,811,7

Qu. 1 :

Comment expliquer ces mouvements verticaux ?

A- L’équilibre isostatiqueQu. 3 : Pour expliquer ce fait surprenant, reprenons une des premières

découvertes des Sciences Physiques :

Tout corps plongé dans un fluide subit une force verticale égale au poids du volume déplacé

C’est la Poussée d’Archimède

EUREKÂ !!

En langage mathématique

Un corps exerce une force, son poids P

gMPcorps

Le « fluide » réagit avec une poussée

égale, mais en sens opposé

gMPfluide

Cette poussée va s’établir au niveau d’une « surface de compensation »

En langage géologique maintenant

La lithosphère exerce son poids P

gMP elithosphèr

…sur l’asthénosphère, qui se comporte comme un fluide et réagit

avec une poussée égale, mais en sens opposé

gMP èreasthénosph

Cette poussée va s’établir au niveau d’une « surface de compensation », par exemple la base de la lithosphère

à 100 km de profondeur (c’est une surface virtuelle qui n’a de sens que pour le calcul)

Croute continentale

Manteau lithosphérique

ASTHENOSPHERE

LITHOSPHERE

La lithosphère est dite en équilibre isostatique

Le concept de l’isostasie énonce que la lithosphère est en équilibre, car elle exerce la

même force (le même poids) à tout endroit de la surface de compensation

= =Surface decompensation

Altitude 0(~niveau de la mer)

Simplifions nous les calculs à venir…• Le vecteur du champ de pesanteur g étant égal

partout au niveau de la surface de compensation, on peut simplifier et ne pas l’inclure dans tous nos calculs

• Du coup , il ne s’agit plus que de comparer des masses• Comment déterminer la masse de la lithosphère ?

VM • Mais sur quel volume raisonner ?• Faisons simple, choisissons à chaque fois une colonne

virtuelle de section carrée mesurant 1m x1m. Et la, V = 1 x 1 x h, il nous reste qu’a considérer les hauteurs

hM

Or, la lithosphère est un mélange !

Nous avons ici de la croute

Et là, du manteau, qualifié de lithosphérique, puisque solidaire de la lithosphère

Surface de compensation = base de la lithosphère = 100 km

Qu. 4 : Séparés par la discontinuité de Mohorovičić, ou Moho

1 m1 m

hcroûte

hML

Qu. 5 : Quelle est la profondeur du Moho ?

On le sait par l’étude des données sismiques

Pour la station OG02 – H = 32,14 km

Pour les calculs à venir, on considérera une profondeur de 30 km

comme valeur moyenne sous les continents

Qu 6. Calcul 1 : Mtotale = Mcroûte + MML

hcroûte = 30300 m ρcroûte = 2700 kg/m3

hMant.litho = 70000 m ρML = 3300 kg/m3

Avec l’altitude moyenne des continents à 300 m au dessus du niveau 0

Mcroûte continentale = 81,81 106 kg

Mmanteau lithosphérique = 231 106 kg

Mlithosphère = 312,81 106 kg

B- Montagnes et racines crustales

Considérons le Tibet, avec ses 5000 mètres

d’altitude moyenne

Mcroûte continentale = 94,5 106 kghcroûte-Tibet = 35000 m

Qu. 7 : On a un excès de masse du fait du supplément de croûte continentale. Or la masse au niveau de la surface de

compensation sous le Tibet devrait la même qu’ailleurs. Comment cet excès est il compensé ?

Mlithosphère + 5 km Tibet = 325,5 106 kg > 312,81 106 kg

L’excès de masse du à l’altitude doit être compensé par l’existence d’un supplément de matériel peu dense en profondeur à la place de manteau très dense

Surface decompensation

Altitude 0(~niveau de la mer)

+300 mètres

+4700 mètres supplémentaire

+ ?? mètres supplémentaire

On parle de Racine Crustale

Qu. 8 - Calcul 2 : Déterminer l’épaisseur de la racine crustale, la croute continentale

supplémentaire sous un relief

hcroûte = 35000 + x

ρcroûte = 2700 kg/m3 ρML = 3300 kg/m3

Il existe donc une racine crustale d’au moins 21 km sous le Tibet.

x = 21150 mètres

Mlithosphère = 312,81 106 kg

5000 m

30000 m

Racine crustalex mètres

Manteau lithosphérique

Mlithosphère = ρCChCC + ρMLhML

hML = 70000 - x

Qu. 9: Et si on change la nature de la croute ? Remplaçons le granite de la CC par les basaltes et gabbros de la CO

Surface decompensation

Altitude 0(~niveau de la mer)

30000 m

70000 m

Mlithosphère = 312 106 kg Mlithosphère = 316,5 106 kg !!

ρcroûte cont = 2700 kg/m3

ρ croûte océanique = 2850 kg/m3

Qu. 10: L’excès de masse est donc compensé par une moindre épaisseur de croûte océanique

Surface decompensation

Altitude 0(~niveau de la mer) -1578 m

Men excès = 4.5 106 kg hen moins = 1578 m

Qu. 11 : Tache complexe = déterminer la profondeur moyenne de l’océan :

Surface decompensation

Altitude 0(~niveau de la mer)

Mlithosphère = 312 106 kg

hocéan = 4760 m

7000 m

100000 – 7000 – 3000 – hocéan

100000 m

hocéan

ρ Croûte océanique = 2850 kg/m3

ρ eau= 1000 kg/m3

ρM. Lithosphérique = 3300 kg/m3

= ρeauxhocéan + + ρsédx3000 + ρCox7000 + ρML x(90000-hocéan )

ρ Sédiments = 2000 kg/m3

3000 m

Rappelez vous…La répartition des altitudes, dite bimodale, qui servit d’argument à Wegener dans le cadre de sa théorie, s’explique par ces calculs d’isostasie.

Selon les données disponibles, on peut trouver encore un écart entre la valeur mesurée et la valeur calculée, car il existe un phénomène supplémentaire

Il s’agit de la subsidence, l’enfoncement supplémentaire lié à la fois au poids des sédiments accumulés et à l’épaississement de la L.O. au fur et a mesure de l’éloignement de la dorsale

Lors du dernier maximum glaciaire, il y a avait une épaisse couverture glaciaire sur la Scandinavie

Et la disparition de cette masse entraine un soulèvement du continent, dit glacio-isostatique (ou rebond post-glaciaire)