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TS-T1B Le domaine continental et sa dynamique Chapitre 1
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Les particularités du domaine continental.
I. Quelques caractéristiques de la croûte continentale. TP 9
A. Reliefs.
L’altitude moyenne la plus fréquente sur les continents est de 300m (sous les océans l’altitude la plus fréquente est de -
4800m).
Les reliefs continentaux sont moins accentués que sous les océans. Ces différences d’altitude moyenne s’expliquent par
des différences de roches (granites sur les continents / basaltes et gabbros sous les océans), l’action d’une érosion
continentale beaucoup plus importante.
B. Nature des roches continentales. (voir annexe Identifier des roches)
La croûte continentale est principalement formée de roches voisines du granite.
Les roches continentales sont :
- des roches magmatiques comme les granites issues du refroidissement d’un magma et représentent 44,5% du volume
crustal).
- des roches sédimentaires (11% issues de l’accumulation de sédiments en surface, ce sont les calcaires, grès et
argiles).
- des roches métamorphiques comme les gneiss (44,5%, transformation à l’état solide des roches sédimentaires ou
magmatiques).
La croûte océanique est principalement formée de basaltes et gabbros (feldspaths plagioclases + pyroxènes).
Les croûtes étant composées de roches différentes, elles sont de densité différente : 2,7 pour la CC et 2,9 pour la CO.
C. Epaisseur :
L’étude de la propagation des ondes sismiques permet de localiser les discontinuités dans les profondeurs de la Terre
(discontinuité = limite entre 2 couches différentes, 2 milieux différents).
La première discontinuité se trouve en moyenne à 6-7 km de profondeur sous les océans et à environ à 30km de
profondeur sous les continents en plaine : c’est la limite croûte/manteau, le Moho ou discontinuité de
Mohorovicic. Sous les chaînes de montagne récentes le MOHO peut atteindre 80-100 km de profondeur !!
D. Age : utilisation d’Excel pour déterminer l’âge d’une roche TP 9bis
Les roches continentales les plus âgées ont 3,8Ga (Giga = milliards = M̿) alors que les roches océaniques ont moins de
200Ma (M=millions). Cette différence est due au renouvellement permanent de la lithosphère océanique créée au niveau
des dorsales et qui disparait dans les zones de subduction.
Ces âges sont déterminés par radiochronologie.
Cette méthode repose sur la décroissance radioactive naturelle de certains
éléments chimiques présents dans les minéraux qui constituent les roches.
Ces isotopes radioactifs ont la particularité de se transformer au cours du
temps : l’isotope radioactif père se transformant en un élément fils, non
radioactif.
Lors de la cristallisation d’un magma, les minéraux incorporent différents isotopes
des éléments Rb et Sr en petite quantité. Dans la roche issue de la cristallisation, le
87Rb instable se désintègre en 87Sr au cours du temps, selon une loi exponentielle décroissante. La mesure par spectrométrie de
masse de la quantité de 87Rb et 87Sr dans différents minéraux de la roche permet ainsi de déterminer son âge.
On trace une droite isochrone dont la pente nous donnera par calcul l’âge de la roche
âge de la roche = Ln(pente +1)/λ
où λ est la constante de désintégration du couple 87Rb/87Sr (donnée dans les exercices).
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II. Isostasie et mouvements verticaux de la lithosphère continentale. TP 10
Constat : Le Moho n’est pas partout à la même profondeur. La croûte continentale est plus épaisse sous les montagnes
que sous les plaines.
L’isostasie traduit l’état d’équilibre de la lithosphère sur l’asthénosphère sous-jacente. Cet équilibre est réalisé à
une certaine profondeur dite « profondeur de compensation » pour laquelle la pression de charge est la même en tout
point.
SCHEMA BILAN P159
Attention ici il ne s’agit pas de la croûte en équilibre sur le manteau mais bien de la lithosphère continentale sur l’asthénosphère
La lithosphère rigide repose en équilibre sur l'asthénosphère ductile. La limite entre les deux correspond à l'isotherme
1300°C, température à laquelle la péridotite devient plus ductile.
La lithosphère est en équilibre isostatique au niveau de la surface de compensation. Au-dessus de cette surface de
compensation, toute colonne de lithosphère continentale est de même poids. L'excédent de masse constitué par les
reliefs montagneux est compensé en profondeur par une Racine crustale. En effet les roches de la croûte continentale
sont moins denses que la roche du manteau lithosphérique, la péridotite
Toute variation du poids de cette colonne se traduira par des mouvements verticaux affectant cette colonne
(c’est un peu le principe d’Archimède !) car l’équilibre sera alors rompu.
III. L’épaisseur de la croûte continentale est le résultat d'un épaississement et d'un
raccourcissement dus à des forces de convergence. TP 11
Les chaînes de montagne sont bien délimitées et se répartissent aux limites des plaques tectoniques, au niveau de zone
d’affrontement entre 2 plaques tectoniques (exemple des Alpes ou de l’Himalaya).
Des structures particulières et des roches témoignent de ces importantes déformations dans les chaînes de
montagne.
A. Les indices structuraux de l’épaississement crustal.
Dans les chaînes de montagne, on observe :
- Des plis, déformation souple des roches sous une contrainte compressive. Lorsque la contrainte devient trop forte, la
roche casse et on observe des plis-failles.
- Des failles inverses qui déplacent les couches les unes sur les autres.
- Des chevauchements lorsque le déplacement des couches est <5 km.
- Des nappes de charriage lorsque le déplacement des couches se fait sur + de 5 km (et en de très nombreuses
années !!).
Plis, failles inverses, chevauchement et nappes de charriage sont des indices d’un raccourcissement (horizontal)
associé à un épaississement (vertical) de la croûte dans les chaînes de montagne par empilement d’écailles crustales.
Au fur et à mesure du raccourcissement et de l’épaississement de la croûte continentale, il y a un enfoncement qui vient
contrebalancer l’élévation à cause de l’isostasie. On parle sous les chaînes de montagne de racine crustale
B. Les indices pétrographiques de l’épaississement crustal.
On peut observer à l’affleurement des montagnes anciennes des roches métamorphiques comme des gneiss (apparus
à la faveur de l’érosion).
Les minéraux se retrouvent alignés en plans superposés, on parle de schistosité / foliation.
Les gneiss sont des roches métamorphiques qui se forment en profondeur à partir de granites ou roches sédimentaires
qui subissent une augmentation de pression et de température. Ils ont la même composition chimique que les roches
d’origine mais de structure (agencement des minéraux entre eux) différente.
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Le métamorphisme est l’ensemble des transformations solides de roches préexistantes lorsque les conditions
thermiques ou la pression changent.
Les roches de la croûte continentale peuvent sous l’effet de la collision se retrouver empilés sous d’autres nappes de
charriage continentale et donc dans de nouvelles conditions de pression et température. Ils subissent alors des
transformations structurales avec réorientation des minéraux mais aussi des transformations minéralogiques à l’état
solide. La roche crustale sous l’augmentation de pression et de température se métamorphise en gneiss. Ses minéraux
peuvent se transformaient en de nouveaux minéraux. P154
Lorsque l’enfouissement est important, la pression et surtout la température s’élèvent davantage. Une partie de la roche
métamorphique peut commencer à fondre et donner naissance à un liquide (la roche en s’enfonçant après avoir subi du
métamorphisme dépasse son solidus et commence à fondre).
Cette fusion partielle s’appelle l’anatexie.
La roche présentant à la fois des parties granitiques en forme de lentilles (issues de la fusion de certains minéraux) et
des parties gneissique (constituées des minéraux qui ne sont pas entrés en fusion) sur les bordures de ces lentilles est
appelée migmatite p155.
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Document 4 : Les figures tectoniques de compression. Inspiré de http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=1474 de Fabrice Moralès
Epaississement
vertical (relief)
Chevauchement
Raccourcissement horizontal
Fragment de nappe
(Klippe) Fenêtre
Front de charriage/contact
anomal
Unité
chevauchée
Unité
chevauchante
Nappe de charriage
Raccourcissement horizontal
Epaississement
vertical (relief)
Pli et pli-faille :
Raccourcissement horizontal
Faille inverse :
Epaississement
vertical (relief)
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Caractéristiques Lithosphère Océanique Caractéristiques Lithosphère Continentale O
rga
nis
ation
ve
rtic
ale
s
Com
po
sitio
n d
es r
oche
s c
ara
cté
ristique
s
BASALTE (magmatique microlithique) Olivine Pyroxène Plagioclase en baguettes
Verre volcanique
GABBRO (magmatique grenue)
Olivine Pyroxène
Plagioclase
Activité 1
GRANITE (magmatique grenue) Quartz Biotite Feldspath plagioclase
Den
sité
Basalte = 2,9
Gabbro = 3
Péridotite = 3,3
Activité 1
Granite = 2,7
Ag
e Age augmentant en s’éloignant de la dorsale :
De 0 à 180-200 Ma.
A déterminer avec la carte géologique :
De 0 à 2,7 Ga (donc beaucoup plus vieille que CO,
renouvellement constant) voir 4Ga
Relie
fs
Altitude moyenne : 4800m
Reliefs très pointus, très accentués.
Activité 2 :
Altitude moyenne 300m reliefs continentaux plus bas et
moins accentués que reliefs sous marins.
Relief arrondi sur les montagnes vieilles et plus pointus,
plus acéré sur les montagnes jeunes
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