Partie B - Le domaine continental et sa dynamique. Chapitre 4 - La disparition des reliefs

Transcription

1 Thème 1 : Terre dans l'univers, la vie et l'évolution du vivant Partie B Le domaine continental et sa dynamique Chapitre 4 La disparition des reliefs Je serai capable de... définir les termes spécifiques de ce thème ; de montrer la part de l'altération et de l'érosion des roches dans la disparition des reliefs; d'expliquer le rôle de l'eau dans l'érosion des reliefs et le transport des sédiments; de montrer la part des phénomènes tectoniques impliqués dans la disparition des reliefs; d'exploiter des modèles explicatifs pour illustrer les phénomènes tectoniques impliquer dans la disparition des reliefs; Définitions :. orogenèse (n.f.; gr. oros, montagne; gennan, engendrer) : processus conduisant à la formation des reliefs tels que les systèmes montagneux; hercynien ( cycle) : cycle orogénique paléozoïque (ère primaire) débutant au Dévonien et se terminant avec le Permien. Il est responsable de la formation des chaînes hercyniennes, dont les structures sont bien visibles en Europe. alpin ( cycle) : cycle orogénique débutant au Mésozoïque (ère secondaire) et marqué, surtout au Cénozoïque (ère tertiaire), par diverses phases tectoniques. affleurement (n.m.) : partie d'un terrain visible à la surface de la Terre. érosion (n.f.; lat. erodere, ronger) : ensemble des phénomènes externes qui, à la surface du sol ou à faible profondeur, enlèvent tout ou partie des terrains existants et modifient ainsi le relief. On distingue des processus chimiques et des processus physiques ou mécaniques. altération (n.f.) : modification des propriétés physicochimiques des minéraux, et donc des roches, par les agents atmosphériques, par les eaux souterraines et les eaux thermales. Elle dépend en particulier du climat, de la température des eaux, de la nature des roches et de leur degré de fracturation. Elle a pour effet généralement de rendre les roches moins cohérentes ce qui facilite leur désintégration. hydrolyse (n.f.) : réaction chimique d'un corps qui fixe les éléments de H 2 O, et donne de nouveaux composés; c'est le phénomène principal dans l'altération chimique des cristaux des roches. arène (n.f.; lat. arena, sable) : sable grossier, résultant de l'altération sur place de roche magmatique ou métamorphique riche en quarts et feldspath. chaos : entassement sans ordonnance de rochers. modelé karstique (du Karst, région de Croatie) : type de relief affectant les pays calcaires, et principalement dû à la dissolution de leurs roches par les eaux météoriques chargées de dioxyde de carbone. Sources: Bordas, SVT, Term.S, enseig. spécifique, collection C. Lizeaux, D. Baude, programme 2012 Belin, SVT, Term.S, enseig. spécifique, collection A. Duco, programme 2012 Nathan, SV, Term.S, enseig. spécifique, M. JubaultBregler, programme 2012 Dictionnaire de géologie, A. Foucault, J.F. Raoult, 4è édition, édition Masson 1 / 5

2 Résumé du cours... (chapitre 4 / partie B / thème 1) Tout relief en surface du globe terrestre est un système instable. Ils évoluent au cours du temps ce qui nous permet actuellement d'observer des chaînes de montagnes récentes et des vestiges de chaînes de montagnes anciennes. On cherche à expliquer les processus responsables de la disparition des reliefs et à comprendre les modalités du recyclage de la lithosphère continentale. I. Comparaison des chaînes de montagnes anciennes et récentes Voir activité 1 du problème 1/ch4/pB/th1 Les géologues distinguent des massifs anciens et des chaînes de montagnes récentes. Le Massif Armoricain, le Massif central et les Vosges sont des massifs anciens qui se sont formés à la fin de l'ère primaire, entre 360 et 250 Ma lors de l'orogenèse hercynienne. Les Pyrénées et les Alpes, en revanche, sont des chaînes de montagnes dont les reliefs ont commencé à être formés, il y a 30 à 40 Ma seulement lors du cycle orogénique alpin. Une chaîne de montagnes récente est caractérisée par des hauts reliefs et par une racine crustale profonde. A l affleurement, des roches sédimentaires formées en milieu marin (calcaires, marnes...) côtoient des roches continentales formées et transformées en profondeur (granites, gneiss, micaschistes...). Au cours des temps géologiques les hauts reliefs disparaissent, provoquant un réajustement isostatique et une remontée de la racine crustale. Des roches formées et transformées en profondeur se retrouvent à l'affleurement. Ainsi, certains massifs de chaînes de montagnes anciennes se caractérisent par un relief et une racine crustale réduits et par une forte proportion de roches plutoniques et métamorphiques à l'affleurement. II. L'altération des roches et l'érosion des reliefs Voir activités 1 et 2 du problème 2/ch4/pB/th1 Les roches subissent une altération physique et une altération chimique, puis sont déblayées par l'eau de ruissellement, les glaciers ou le vent. Ainsi, l'érosion tend à démanteler les reliefs. L'altération physique: L'alternance gel/dégel: en se solidifiant l'eau augmente de volume. Ainsi, quand l'eau infiltrée dans les fissures d'une roche gèle, elle provoque l'éclatement de la roche, puis l'éboulement lors du dégel. La pression et les frottements exercés sur les roches par le déplacement des glaciers peuvent raboter et fragmenter les matériaux et transformer ainsi les reliefs. Les variations brutales de température (ex. températures diurnes versus température nocturnes) peuvent entraîner la désagrégation d'une roche, surtout si celleci est composée de minéraux n'ayant pas le même coefficient de dilatation. Ce phénomène est particulièrement important en haute montagne et dans le déserts. Le vent peut transporter des particules de sables en suspension qui ont une action érosive. Les racines des végétaux, en se développant, agrandissent des fissures et contribuent à la désagrégation des roches. L'altération chimique: on distingue des processus d'hydrolyse et des processus de dissolution. Le bilan général d'une réaction d'hydrolyse peut s'écrire: Minéral d'origine + Eau Minéral nouvellement formé + Solution de lessivage 2 / 5

3 Exemple de l'altération chimique de massif granitique: l'hydrolyse est responsable, entre autres, de la transformations des feldspaths et des micas en minéraux argileux. D'autres composés formés sont évacués par lessivage. La roche se trouve ainsi fragilisée, elle devient moins cohérente, friable et se désagrège en arène granitique. Ces particules de sables sont alors évacuées par les eaux de ruissellement dégageant ainsi de gros blocs arrondis qui s'entassent en chaos granitiques. Exemple de l'altération chimique de massif calcaire: l'eau de précipitation chargée en dioxyde de carbone transforme les carbonates insolubles en hydrogénocarbonates solubles. CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Ca HCO 3 Par cette dissolution, les fissures s'élargissent, des lapiez, des dolines, des gouffres, des canyons se mettent en place, structurant ainsi des modelés karstiques dans les paysages. III. Transports et dépôts des produits issus de l'altération Voir activités des problèmes 2 et 3 /ch4/pb/th1 Les eaux en mouvement, les torrents, les rivières,... transportent les produits de l'altération et de l'érosion, soit sous forme de particules solides, soit sous forme d'ions en solution. Rq: Le vent et les glaciers participent également au transport des sédiments. Les particules solides peuvent être transportées le long du réseau hydrographique, sédimentées ou remises en suspension en fonction de leur taille et de la vitesse du courant. Il en résulte un tri granulométrique, avec une sédimentation plus ou moins loin du lieu de l'érosion dans divers bassins de sédimentation. Rq: on définit la charge sédimentaire d'un cours d'eau comme l'ensemble des matières en suspension et des matières dissoutes qu'il peut transporter. La sédimentation des matériaux détritiques permettra, après consolidation, la formation de roches sédimentaires détritiques (ex. grès). Une grande partie de ces matériaux détritiques prélevés sur les continents et transportés par les fleuves peuvent atteindre le domaine océanique et se déposent en particulier au niveau de la plateforme continentale. La sédimentation peut être d'origine biochimique: les êtres vivants utilisent les substances dissoutes dans l'eau (HCO 3 ou silice) pour fabriquer leur coquille ou leur squelette. Ces squelettes et coquilles participeront après sédimentation, à la formation de nouvelles roches sédimentaires siliceuses (ex. radiolarites) ou carbonatées (ex. calcaires). La sédimentation peut être purement chimique: ex. précipitation du carbonate de calcium à l'origine de roches carbonatées selon l'équation : Ca HCO 3 CaCO 3 + CO 2 + H 2 O ex. une évaporation intense en milieu salé permet, par exemple, la formation d'évaporites telle que le gypse ou la halite (NaCl). 3 / 5

4 IV. L'intervention des phénomènes tectoniques Voir activités 1 et 2 du problème 2/ch4/pB/th1 L érosion des reliefs n est pas le seul phénomène à l origine de la disparition des reliefs. Des phénomènes tectoniques y participent également: l'effondrement gravitaire de la chaîne de montagnes; les réajustements isostatiques. Les chaînes de montagnes de collision se forment par épaississement crustal, dans un contexte tectonique global convergent. Paradoxalement, des phénomènes extensifs sont observés au coeur de certaines chaînes de montagnes. En effet, on y observe des failles normales récentes dans la zone axiale, dont certaines sont encore actives. Des données GPS et géodésiques confirment ces déplacements extensifs et révèlent également un effondrement de la chaîne dans la partie axiale. Ces phénomènes participent à la disparition des reliefs. Cf. schémas explicatifs : doc 4 p205 Belin F L : forces aux limites des plaques ( = forces tectoniques compressives) F v : forces de volume vertical ( = forces gravitaires et compensation isostatique ) Dans un premier temps, le mouvement de convergence des plaques engendre des forces compressives horizontales sur les roches F L qui engendrent un relief et une racine crustale. Dans le même temps, les roches sont soumises à des forces verticales liées au poids des reliefs et à la poussée d Archimède s exerçant sur la racine. Les forces de volume F v sont d autant plus intenses que la croûte est épaisse. Dans un second temps, l intensité des F v finit par égaler les F L. Il apparaît alors les premiers signes d une extension au cœur de la chaîne. Cette étape peut durer si les forces compressives se poursuivent. Si la collision ralentit et que les F v deviennent supérieures aux F L, la chaîne s effondre, la croûte s amincit et la racine crustale remonte par compensation isostatique. Les roches formées en profondeur remontent et pourront être dégagée par l'érosion. V. Le recyclage de la lithosphère continentale Voir activités 1 et 2 du problème 3/ch4/pB/th1 Les roches quelle que soit leur origine, dès qu'elles arrivent en surface sont soumises à l'altération et à l'érosion. Les produits continentaux qui en résultent peuvent soit s'accumuler dans des bassins sédimentaires proches, soit plus souvent être transportés jusqu'à la mer par les rivières et se déposer dans les deltas et les plateaux continentaux. Lors de la formation d'une chaîne de montagnes, les roches de la croûte continentale et celles de la croûte océanique subissent un métamorphisme plus ou moins intense aboutissant, dans certains cas, à la formation de roches métamorphiques ou à une fusion partielle avec formation de roches volcaniques ou plutoniques. Ces roches ramenées en surface pour l'isostasie et la tectonique seront altérées et érodées. L'ensemble de ces phénomènes constitue un vaste recyclage de la croûte continentale et actuellement, on considère que création et destruction de la croûte continentale s'équilibrent à peu près. 4 / 5

5 Fiche de mémorisation à compléter ( pour le ch3) : Questions Q1. Quelles sont les causes majeures de la disparition des reliefs? Q2. Qu'estce que l'érosion? Quelles sont les étapes principales de l'érosion? Q3. Qu'estce que l'altération des roches? Q4. Quels sont les mécanismes de l'altération physique des roches? Q5. Quels sont les mécanismes de l'altération chimique des roches? Réponses Questions Q6. Quels sont les mécanismes et les vecteurs de transport des produits issus de l'altération des roches? Q7. Que montre le diagramme de Hjulström quant aux comportements des particules issues de l'altération des roches? Q8. Que deviennent les particules issues de l'altération des roches après mobilisation? Q9. Quels mécanismes tectoniques participent à la disparition des reliefs? Réponses 5 / 5