Geologie Seance18-21

Département de Géologie Appliquée

Université Hassan 1er – FST – Settat

Géologie Générale 1

Mme Aïcha Rochdi

Séance 18-19 & 20

CHAPITRE II

Déformation de l'écorce terrestre

&

Tectonique des plaques

I- Notions de base :

1- Rappels :

2- Direction et pendage d'une couche :

3- Notion de contrainte :

4- Régimes tectoniques dans l'écorce terrestre :

II- Les différents types de déformation de l'écorce terrestre :

1- Les plis :

2- Les failles :

3 - Les niveaux structuraux :

III- Les mécanismes de la dérive des continents :

1- L'expansion océanique :

2- La théorie des plaques :

3- Mécanisme de formation de chaîne de montagne

I- Notions de base :

1- Rappels :

limites géologiques

So

So

Toit

Mur

Strate

2- Direction et pendage d'une couche :

Figure IV-1 : Direction et pendage d'une couche

Figure IV-2 : Couches stratifiées à pendage

Sur une carte géologique :

45° N

W E

SW

NE

W E

N

S

Couches horizontales Couches verticales

Couches à pendage de plus en plus fort

Quelques exemples de direction et de pendage

Figure IV-3 : Signes de pendage et de direction utilisés dans les

cartes

3- Notion de contrainte :

En Tectonique, la contrainte désigne une force exercée sur

une surface solide rocheuse. La contrainte est l'équivalent de

la pression dans les fluides

SFP

Dans les fluides, la contrainte est hydrostatique, c.à.d. constante en tout

point

Par contre dans les milieux solides, elle varie selon l'orientation de la

surface.

En un point d'un solide qui est soumis à une force tectonique, on

peut définir un état de contrainte caractérisé par trois

contraintes principales perpendiculaires entre elles avec la

convention :

1 : étant la contrainte maximale.

2 : étant la contrainte moyenne.

3 : étant la contrainte minimale.

4- Régimes tectoniques dans l'écorce terrestre :

e = (d’-d) / dÉlongation :

II- Les différents types de déformation de l'écorce terrestre :

Seuil

d’élasticité

e

plasticité rupture

D. élastique

D. plastiqueD. cassante

Rôle de la température, pression ou présence de fluides

-> les roches se déforment plus facilement

e

Seuil

d’élasticité plasticité rupture

T°C,

P(kbar)

% H2O

Temps t

1- Les plis :

Les plis sont des déformations continues plastiques, car non

réversibles et permanentes

1-1- Géométrie d'un pli :

Figure IV-6 : Les deux types de plis élémentaires

Figure IV-7 : Les différentes composantes d'un pli

1-2- Les différents type de pli :

Domaine

élastique

Domaine plastique

à déformation résiduelle

Rupture

Contrainte

tectonique

% de déformation

e

2- Les failles :

2-1- Définition et nomenclature :

Domaine des faillesRappel :

Une faille est une cassure accompagnée d'un déplacement de terrain. Elle se produit

quand la contrainte dépasse le seuil de plasticité des roches concernées.

Déformation cassante :

Figure IV-9 : Schéma d'une faille et de ses éléments

* Les failles

Faille inverse

Faille normale

Faille dextre

Faille senestre 1

3

3

1

3

3

1

13

1

2-3- Structures associées aux failles :

Figure IV-10 : Horst et Graben.

3 - Les niveaux structuraux :

On appelle niveau structural une tranche d'écorce terrestre dans laquelle les

roches présentent les mêmes types de déformation.

3-1- Niveau structural supérieur

Ce niveau correspond à la surface supérieure de l'écorce terrestre dans laquelle il y a

une déformation cassante représentée principalement par les failles (Fig. II-16).

3-2- Niveau structural moyen :

Dans ce niveau, les roches ont un comportement ductile, avec comme indicateur

des plis isopaques (Fig. II-16).

3-3- Niveau inférieur :

Dans ce niveau la température et la pression sont très importantes. La roche a

un comportement ductile avec apparition de plis anisopaques et naissance d'une

schistosité (S1) (Fig. II-16).

Fusion (migmatite)

Figure II-16 : Les différents niveaux structuraux dans l'écorce terrestre.

CHAPITRE II

Déformation de l'écorce terrestre

&

Tectonique des plaques

I- Notions de base :

1- Rappels :

2- Direction et pendage d'une couche :

3- Notion de contrainte :

4- Régimes tectoniques dans l'écorce terrestre :

II- Les différents types de déformation de l'écorce terrestre :

1- Les plis :

2- Les failles :

3 - Les niveaux structuraux :

III- Les mécanismes de la dérive des continents :

1- L'expansion océanique :

2- La théorie des plaques :

3- Mécanisme de formation de chaîne de montagne

La planisphère qui suit montre la répartition actuelle des premiers noyaux

continentaux. Ces premières roches datées à 4,03 Ga devaient appartenir à de la croûte

continentale contigues.

Les preuves de l’existence dans le passé d’un seul continent :

Il y a environ 700 Ma, les masses continentales de la planète étaient suffisamment

rassemblées pour qu'on puisse parler d'un mégacontinent, une sorte de Pangée de l'époque.

Ce continent a été appelé Rodinia.

AM: Amazonia.

AO: Antartica oriental.

AUS: Australia.

B: Baltica.

C: Congo.

G: Groenland.

I: India.

K: Kalaharia.

M: Madagascar.

S: Siberia.

E=Éocène (50 Ma);

J=Jurassique (175 Ma);

T=Trias (225 Ma);

P=Permien (260 Ma);

Ca=Carbonifère (320 Ma);

S=Silurien (420 Ma);

Cb=Cambrien (530 Ma).

Les lignes de forces

magnétiques établissent tout

autour de la planète un

champ magnétique terrestre.

On y voit un certain nombre de masses continentales, de dimensions différentes : une

masse de taille moyenne, le continent que les géologues ont appelé Laurentia (1) et qui

correspond à une partie du continent nord-américain actuel, dans une position équatoriale;

une très grande masse continentale, le continent Gondwana (2), comprenant, entre autre, ce

qui constitue aujourd'hui de grande partie de l'Afrique, l'Amérique du Sud, l'Australie,

l'Antarctique et le sud de l'Europe; puis d'autres masses plus petites comme les continents

Siberia (3) et Baltica (4).

Voici la carte paléogéographique planétaire du début du Silurien (il y a 440 Ma).

Comment a-t-on pu construire cette carte du début du Silurien?

D'abord, en étudiant soigneusement à travers le monde les couches

bien datées du début du Silurien et en déterminant ce que chaque

localité étudiée représente comme milieu de formation (désert, littoral

marin, plateau continental, plaine abyssale, fond océanique, etc.).

Ensuite, en replaçant chaque localité géographiquement par rapport

au pôle magnétique de l'époque, grâce aux études paléomagnétique.

!!!! Évidemment, ces masses ne correspondent pas à nos continents

actuels. On a ajouté sur cette carte le contour de nos continents

comme points de repères.

La valse des continents

Du cambrien au Permien

( la Pangée )

La valse des continents

Du jurassique à nos jours

…En conclusion.

Les continents se sont regroupés et séparés plusieurs fois dans

l’histoire de la terre. Ceci témoigne de la grande dynamique de

la terre.

Quels sont les mécanismes de

ces mouvements de plaques ?

II- Les mécanismes de la dérive des continents :

Historique :

Dès les années 50 et 60 et grâce à l'emploi systématique de sondeur à écho et de la Sismique

réfraction, les premières prospections des fonds océaniques ont été réalisées.

Bathymétrie du fond de l’océan

Ride medio-océanique

1- L'expansion océanique :

1-1- Hypothèse de HESS :

En 1962 HESS émit une hypothèse simple dite de l'expansion océanique, hypothèse qui

rendait compte des observations faites jusqu'à alors, et qui suppose l'existence d'un courant

ascendant issu du manteau et qui s'injecte dans l'écorce terrestre

1-2- Hypothèse de VINE et MATHEWS :

Découverte par VINES ET MATHEWS de bandes d'inversion de sens du champs magnétique

rémanant de part et d'autre des rides médio-océaniques (Fig. II-18a).

Au niveau des rides médio-océaniques ou rifts, du matériel nouveau qui s'insinue dans la

lithosphère antérieure (Fig. II-17a). Celle-ci se déplaçant latéralement à la même vitesse que le

manteau. Les continents solidaires des océans sont également entraînés par les courants

animant l'asthénosphère à la manière d'un tapis roulant.

Les rifts

Subduction 1 Oc/Oc

Subduction 2 Oc/Co

Cas extrême : obduction et collision avec création de

chaîne de montagnes

Cas 1 : Un premier type de collision résulte de la convergence

entre deux plaques océaniques. Dans ce genre de collision, une

des deux plaques (la plus dense, généralement la plus vieille)

s'enfonce sous l'autre pour former une zone de subduction

Cas 2 : Un second type de collision est le résultat de la convergence

entre une plaque océanique et une plaque continentale. Dans ce

type de collision, la plaque océanique plus dense s'enfonce sous la

plaque continentale

Un troisième type de collision

implique la convergence de

deux plaques continentales.

L'espace océanique se

refermant au fur et à mesure

du rapprochement de deux

plaques continentales, le

matériel sédimentaire du

plancher océanique, plus

abondant près des continents,

et celui du prisme d'accrétion

se concentrent de plus en plus

; le prisme croît (a). Le cas

extrême aboutit à la collision

des deux plaques, exemple de

l'inde avec l'Asie, la

conséquence est la chaîne des

Himalaya (b).

t = 20MA

Chaîne de subduction

(Andes)

t = 30MA

Chaîne de collision

(Himalaya)

t = 0 MA

Subuction

t = 0 MA

Subuction

t = 20MA

Chaîne

d’obduction

t = 30MA

Chaîne de

collision

Chaîne inter-plaque ou inter-continents

Chaînes intra-continentales

Plan de Benioff

On appelle faille transformante une faille qui traverse les dorsales en

les décalant. Ce décalage ne correspond pas aux mouvements relatifs

de matière de part et d'autre de la faille. Le déplacement est lié

uniquement à l'expansion issue de la dorsale.