Partie 3- Le domaine continental et sa dynamique Chap 1- Les caractéristiques du domaine continental.

Intro : Terres émergées = 30 % surface / 70 % mers et océans. Comment expliquer l'émergence de certaines terres ou croûte continentale ? hypothèses : continents en relief car moins denses que la CO, car nature des roches différente, ou roches plus épaisses par tectonique des plaques en compression...

I- La dualité d'altitude Océans -continents : TP1- mesure densité, et graphe bimodale des altitudes à savoirA- Altitude et densité des roches : cf rappel 1S avec Wegener et dérive des continents

• L’altitude la plus fréquente sur terre est de +800m alors que dans les océans la profondeur la plus fréquente est – 4800 m.

• On retient la faible densité des RC = 2,2 à 2,8, contre celles constituant la CO = 2,9-3• donc dualité d’altitude = dualité de densité, les roches les plus denses sont sous l’eau en première approximation.

B- Densité, nature des roches et pesanteur : cf carte géologique de France, et carte des anomalies gravimétriques L’ étude de la gravimétrie ( pesanteur) dans les montagnes montre un déficit de pesanteur ( = anomalie gravimétrique négative) dans les montagnes par rapport aux plaines- roches sédimentaires de faible densité- ce qui est paradoxal car il y plus de relief ( plus de roches de densité assez élevée en altitude). Comment expliquer un « déficit de pesanteur » alors qu’il y a un cumul de roches continentales ( relief très positif) dans les montagnes ? Il faudrait étudier en profondeur la croûte soit directement par des forages ( coûteux et limité- max 12 km à Kola ! ) ou indirect par études de la propagation des ondes sismiques = la sismique réflexion cf 1S.

C- Structure du domaine continental : TP2 Moho-google earth et tableur pour modélisation.• L’épaisseur minimale de la CC est toujours de 30 Km. On retient qu' une racine crustale est mise en évidence

grâce aux études de sismique réflexion-réfraction ( programme ECORS voir profil sismique p 158-159 ) à – 50, 60 km sous les plus hauts reliefs des montagnes jeunes = sur-épaississement de la croûte par tectonique convergente des plaques. Quand le relief diminue, la racine ou profondeur du Moho diminue.

• La lithosphère continentale LC est en équilibre isostatique ( = flotte) sur l'asthénosphère selon le Modèle d'Airy.

• Selon Airy, toutes les roches de la LC flottent à l'équilibre dit isostatique ( ligne de même pression) sur une couche de plus forte densité ( type péridotite du manteau asthénosphérique ou LVZ ). On obtient des colonnes d’ épaisseurs décroissantes au fur et à mesure qu'on s'éloigne des plus hauts reliefs, mais de même densité.

• Conséquence : plus le relief a est élevée, plus la racine crustale r ou épaisseur de la CC est importante ( = Moho profond). Ainsi la CC passe de 30 km dans les plaines à 60 voire 90 km dans les montagnes élevées.

• Calcul de l'épaisseur de la racine crustale r = 5* a environ.

Problème : L'épaisseur calculée de r est toujours inférieure à l'épaisseur réelle mesurée. Comment l'expliquer ? Qu'est-ce qui peut avoir un effet de lest ou de traction en profondeur ? Ex 6 p 141

II- Epaississement crustal et transformations des roches dans les montagnes : A- Déformations structurales : cf TP2, et p 130 -131

• Les roches subissent des déformations compressives de leur structure ( = tectonique compressive) :- souples = plis- cassantes + ou – importantes = plis faillés, failles inverses.

• A savoir schématiser avec une série sédimentaire ABC et à retrouver sur les documents/ photos.

• La faille inverse dans un cadre de convergence peut provoquer la superposition d’une série de terrains sur elle-même sur quelques Km = chevauchement, sur plusieurs dizaines de Km = charriages. Il y a alors une discordance majeure car des strates anciennes recouvrent des strates plus jeunes ( contraire au principe de superposition)

• Toutes ces déformations = indices tectoniques de mouvements horizontaux liés à la convergence des plaques. Elles expliquent le sur-épaississement de la CC et montrent aussi son raccourcissement.

B- Transformations minéralogiques au cours de l’épaississement crustal : 7 p 142 + TP3- roches CC • Le métamorphisme c'est l'ensemble des transformations minéralogiques à l'état solide affectant une roche

portée dans de nouvelles conditions de pression et de température . • Les roches métamorphiques les plus courantes sont des schistes, micaschistes, et gneiss et ont une

composition chimique proche, riche en Silice, et oxyde d'aluminium, ce qui signe leur origine commune, cad il existait à un endroit donné avant le métamorphisme une roche ( souvent sédimentaire) de composition assez homogène. Bien savoir la correction n° 6 p 141 ou TP

• Sous l’effet de la convergence des plaques, Pression et T° augmentent en profondeur.

Dans un contexte de compression, les roches témoignent des conditions de P et T° par de :- nouvelles structures : schistosité (= débit en feuillet), foliation (= alternance de lits clairs de Q + F et sombres de micas) - de nouveaux minéraux index ( diagramme PT à comprendre, savoir placer des mx)

- Le métamophisme général, HP-HT accompagne la convergence des plaques en collision, il en est un marqueur, il est présent ds toutes les chaines de mgne.

- Si le gradient de PT est croissant selon une orientation géographique donnée , c'est un indice supplémentaire desmouvements horizontaux convergents des plaques.

- Parfois, le solidus peut être atteint et des poches de fusion partielle apparaissent à l'origine de granites d'anatexie au sein de migmatites. La structure devient grenue car du granite apparaît à grande profondeur.

30 = profondeur Km, 2,8= densité

Ces transformations structurales et minéralogiques en profondeur accentuent la densité des roches donc exercentun effet de traction vers les profondeurs ou provoquent l'enfoncement du Moho = on parle aussi de subduction continentale. Cf profil ECORS du MOHO ( Etude des Croûtes continentales et Océaniques par Réflexion Sismique et réfraction).

• Des minéraux index, stables et caractéristiques d’un domaine de P et T, permettent de retrouver les conditionsde P et T que la roche a connu à un moment donné de son histoire. cf petit schéma explicatif A + B donne C en auréoles métamorphiques progressivement jusqu'à disparition de B.Ex de minéraux index les silicates d'alumine Al2SiO5, une même formule mais 3 organisations atomiques différente selon conditions, trois sortes de minéraux-index : andalousite BP, disthène HP, sillimanite HT.

III- Datation des roches continentales : A - Ages du domaine continental : cartes p 128 et 193 et carte à colorier

• L'âge de la croûte continentale est très variable, de l’actuel à plus de 4 Ga ( gneiss d'Acasta au Canada, Isua au Groënland) , alors que l'âge de la croûte océanique n'excède pas 200 Ma = nouvelle dualité. La croûte océanique dense disparaît par subduction alors que la CC moins dense reste en surface.

B- Méthode au Rubidium-Strontium : p 128,129 – TP4 type ece , FT méthode rubidium / strontium.• L'âge des roches est déterminé par radiochronologie. La radiochronologie des roches est fondée sur la

décroissance radioactive naturelle de certains éléments chimiques présents dans les minéraux qui les constituent .

- Le Rb remplace certains K et le Sr remplace certains Ca ds les édifices cristallins lors du refroidissement d'un magma de composition granitique. Le Rb 87 instable se désintègre en 87 Sr selon une constance radioactive lamda de 1,42.10 -11 / an. T = demi-vie = 49 GA ! Formule de l'âge : T = Ln(a +1)/ λ . avec a = e λt -1- Grâce à un spectromètre de masse, on mesure dans un granite à l'instant t la quantité résiduelle de Rb et Sr.- La loi de désintégration radioactive est P = Po.e- λt. Comme on ne connaît ni Po ni T, la formule utilisée est : (87Sr/86Sr)t = λt ( (87Rb/86Sr)t + (87Sr/86Sr)i. . de type affine y = ax +b.-Les valeurs de x et y obtenues à partir de chaque minéral de la roche donnent une droite appelée droite isochrone. La pente d'une droite isochrone a = e λt -1, donc a+1 = eλt d'où Ln ( a+1) =λt soit t = Ln ( a +1)/ λ .

à savoir appliquer cf ex TP4 et 8 p 145.

Synthèse sous forme de tableau comparatif + schémas bilan voir feuille poly.

Caractères Densitémoyen

ne

Altitudemoyenne

en m

Epaisseuren km

Composition

Racine Anomaliegravimétri

que

Ages MA

Tectoniquedes plaquesou forces

Déformationsstructuralesmajoritaires

CC 2,8 +800 30 à 60 granites-

gneiss

Oui20 à 30

km

- 4.103

MAà

actuel

convergence Plis, failles inverses charriages, chevauchements

CO 3 -4800 5 à 10 basalte-gabbro

Non + 180 àactuel

divergence Failles normalesblocs basculés -rift