Les traces du passé mouvementé de la Terre

Des domaines continentaux révélant des âges variés

Les continents associent des domaines d’âges différents. Ils portent des reliquats d’anciennes chaînes de montagnes (ou ceintures orogéniques) issues de cycles orogéniques successifs.

La recherche d’océans disparus

Les ophiolites sont des roches de la lithosphère océanique. La présence de complexes ophiolitiques formant des sutures au sein des chaînes de montagnes témoigne de la fermeture de domaines océaniques, suivie de la collision de blocs continentaux par convergence de plaques lithosphériques.

L’émergence d’ophiolites résulte de phénomènes d’obduction ou de subduction, suivis d’une exhumation.

Les marques de la fragmentation continentale et de l’ouverture océanique

Les marges passives bordant un océan portent des marques de distension (failles normales et blocs basculés) qui témoignent de la fragmentation initiale avant l’accrétion océanique.

Les stades initiaux de la fragmentation continentale correspondent aux rifts continentaux.

La dynamique de la lithosphère détermine ainsi différentes périodes paléogéographiques, avec des périodes de réunion de blocs continentaux, liées à des collisions orogéniques, et des périodes de fragmentation conduisant à la mise en place de nouvelles dorsales.

Diaporama du chapitre "Les traces du passé mouvementé de la Terre"

Activité : l’étude de la carte géologique de France

Activité : la reconstitution de l’histoire des Alpes

TP : la reconstitution de l'histoire de la chaîne des Alpes

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I – Des domaines continentaux révélant des âges variés

Les marqueurs caractéristiques d’une chaîne de montagnes sont encore identifiables dans une chaîne ancienne, bien que les reliefs aient été en partie effacés par l’érosion. Par exemple, la discordance angulaire, résulte de l’érosion d’un relief, puis d’une sédimentation sur cette surface aplanie. Les études sismiques révèlent l’existence de grands chevauchements, semblables à ceux observés dans les chaînes de collision actuelles.

La carte géologique de France permet de localiser des roches métamorphiques et magmatiques résultant d’orogènes successifs (icartien, cadomien, hercynien). Ainsi, le territoire français porte encore les restes d’anciennes chaînes de montagnes.

Alors que l’âge des fonds océaniques actuels ne dépasse pas 180 Ma, les roches continentales ont des âges variés, allant jusqu’à 4,3 Ga pour les plus vieilles. Ces roches les plus anciennes sont les reliques des premiers continents à l’Archéen (entre 4,55 et 2,5 Ga). Ces « proto-continents » sont entourés de roches structurées au cours d’orogenèses successives et formant des ceintures orogéniques témoignant de la mobilité tectonique passée.

II – La recherche d’océans disparus

Les ophiolites sont constituées d’une association de péridotite (serpentinisée), gabbro et basalte, avec parfois des roches sédimentaires telles que les radiolarites. Même si ces complexes ophiolitiques sont parfois incomplets, la similitude pétrographique et minéralogique avec la lithosphère océanique actuelle laisse penser qu’ils ont une origine océanique.

Dans les Alpes, ces ophiolites forment des alignements interprétés comme une suture des plaques entrées en collision. Ces ophiolites portent souvent les traces d’un métamorphisme de type haute pression-basse température (HP-BT) caractéristique d’un contexte de subduction. Ces lambeaux de lithosphère océanique ont donc été enfouis lors d’une subduction, puis exhumés par un processus encore mal connu.

Certaines ophiolites n’ont subi qu’un métamorphisme hydrothermal, d’origine océanique, puis ont été incorporées à l’orogène, sans avoir été subduites, c’est le mécanisme d’obduction.

III – Les marques de la fragmentation continentale et de l’ouverture océanique

Les mesures par GPS montrent que la région du rift continental des Afars est en extension. La dépression centrale bordée d’une topographie en « marches d’escaliers » résulte du jeu d’un système de failles normales qui se manifestent aussi par une activité sismique. Plus généralement, l’Afrique de l’est permet d’observer les premiers stades de la fragmentation continentale.

Les marges continentales passives bordant les océans portent des marques de cette déchirure continentale :

• La présence de failles normales découpant la croûte continentale en blocs basculés et conduisant à son amincissement ;

• La présence de sédiments déposés au cours du rifting continental et ayant enregistré une évolution de l’environnement de dépôt (passage d’un milieu continental à un milieu marin de plus en plus profond) ;

• La disposition géométrique des sédiments par rapport aux failles structurant la marge : on distingue les sédiments anté-rift (recoupés par les failles et solidaires du socle), les sédiments syn-rift (disposés en éventail) et les sédiments post-rift (discordants sur les précédents et scellant les failles) ;

• La présence de marges conjuguées de part et d’autre de l’océan et provenant de la déchirure du même continent.

IV – Des cycles orogéniques en France

Les Alpes referment des objets qui témoignent de l’existence d’un ancien océan bordé de marges passives et d’une subduction ayant entraîné la disparition de cet océan. La datation de ces objets permet de reconstituer une succession ordonnée d’événements : rifting continental, accrétion océanique, subduction océanique puis continentale, collision. L’ensemble constitue le cycle orogénique alpin, débuté au Mésozoïque et encore en cours actuellement.

Dans le Massif armoricain (mais aussi dans le Massif Central, les Ardennes, les Vosges…), on trouve des ophiolites et des restes encore identifiables de blocs basculés recouverts de sédiments dont la disposition géométrique ressemble à ce que l’on observe dans une marge continentale passive actuelle. Ce sont des preuves de l’existence d’anciens domaines océaniques. On trouve aussi des roches affectées par un métamorphisme HPBT et datées du Paléozoïque. Elles sont caractéristiques des zones de subduction. Enfin, de grands accidents tectoniques sont aussi visibles (suture sud armoricain, faille du Midi dans les Ardennes…). Ce sont des marqueurs d’une collision entre plusieurs blocs continentaux. Tous ces indices datés du Paléozoïque supérieur, sont les témoins du cycle orogénique hercynien, ayant précédé le cycle orogénique alpin.

Les continents sont des associations de domaines dont les âges peuvent être très différents.

Les ceintures orogéniques sont les traces d’anciennes chaînes de montagnes. D’âges variés, elles témoignent de cycles orogéniques qui se sont succédés dans le temps.

Les ophiolites sont des complexes de roches semblables à celles constituant la lithosphère océanique actuelle. Leur présence dans une chaîne de collision est la preuve de l’existence d’un ancien domaine océanique.

Les ophiolites forment des sutures ophiolitiques dans les chaînes de montagnes. Elles résultent de la fermeture de domaines océaniques ayant précédé la collision de blocs continentaux dans un contexte de convergence de plaques lithosphériques.

La subduction suivie d’une exhumation, ainsi que l’obduction, sont deux mécanismes expliquant la mise en place des ophiolites au sein d’une chaîne de montagne.

Les marges passives bordant un océan portent les marques tectoniques d’une extension ayant affecté la lithosphère continentale et conduisant à la formation d’un rift continental puis d’un océan.

La succession de cycle orogéniques, en lien avec la dynamique de la lithosphère, détermine une évolution de la paléogéographie au cours de laquelle des périodes de réunion de blocs continentaux (collisions) alternent avec des périodes de fragmentation des continentaux (rifting continental puis accrétion océanique).

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