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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.