1 ère partie : Les chaînes de collision

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Lucille Monette
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1 1 ère partie : Les chaînes de collision

2 Les chaînes de collision actuelles (Tertiaire - Quaternaire) Les Alpes L Himalaya Le Zagros

3 Les Alpes Les chaînes de collision actuelles (Tertiaire - Quaternaire)

4 L Himalaya Les chaînes de collision actuelles (Tertiaire - Quaternaire)

5 Le Zagros Les chaînes de collision actuelles (Tertiaire - Quaternaire)

6 Les chaînes de collision anciennes (Mésozoïque - Paléozoïque - Précambrien) Cordillère nord-américaine (150 Ma?) Chaîne hercynienne ( Ma) Chaîne calédonienne ( Ma) Panafricain ( Ma)

7 Les chaînes de collision anciennes (Mésozoïque - Paléozoïque - Précambrien) Panafricain ( Ma)

8 Les chaînes de collision anciennes (Mésozoïque - Paléozoïque - Précambrien) Chaîne calédonienne ( Ma)

9 La Laurussia

10 Les Appalaches Collision Laurentia-Avalonia ~ Ma = formation de la Laurussia + puis collision avec Gondwana = assemblage de la Pangée Déformation faible Chevauchements et plis Déformation ductile et métamorphisme Croûte continentale américaine Croûte africaine Déformation décroissante

11 La chaîne Hercynienne (ou varisque) (Collision Laurussia-Armorica-Gondwana ~ Ma)

12 La chaîne Hercynienne (ou varisque)

13 Les chaînes de collision anciennes (Mésozoïque - Paléozoïque - Précambrien) Cordillère nord-américaine (150 Ma?)

14 Plan du cours : Visite des Alpes Himalaya, Cordillière Canadienne, Appalaches... Structure à grande échelle Mécanisme de formation

15 Les Alpes occidentales

16 Alpes du nord et Jura Alpes Mt Blanc Préalpes «Belledonne» Aravis Salève Jura Bornes Molasse (Miocène marin) Séisme de 1996 (M = 5)

17 Extrait de la carte géologique au 1/ ème

19 Région de Pontarlier Image Landsat Carte géologique (1/50.000)

20 Crêt de la Neige (1723 m)

21 Le Salève SE NW 1000 m SE NW R 0 m m V m m

22 Le massif des Bornes

23 W E Barre calcaire crétacé inférieur (Urgonien) Faille inverse Alternance bancs calcaire et marnes du crétacé inférieur (Hauterivien) Coupe interprétative : (Dessin R. Lacassin)

24 À l'échelle régionale : série de plis synclinaux et anticlinaux) W E

25 À plus petite échelle : Fentes de tension Stries Déformation cassante, - caractéristique de la croûte superficielle (z 5 km) - récente ( 20 Ma) Stylolites

26 La chaîne des Aravis W E

27 Apparition de la schistosité S1 faisant un angle avec la stratification S0 : 5 km z 10 km S0 S1 Texte Pli couché Replis de flanc inverse (Dessin R. Lacassin)

29 W E Bornes Aravis Mt Blanc

30 Le massif du Mt Blanc (4808 m)

31 Changements importants Roches superficielles mésozoïques Roches profondes paléozoïques (massifs cristallins externes) W Aravis Mt Blanc E (Dessin R. Lacassin)

32 Le style du plissement change Charnière épaissie Flanc aminci

34 À l est du massif du Mont Blanc Zones internes Chevauchement pennique Zone briançonnaise Mont Blanc Ophiolites du Chenaillet

35 Ophiolites du Chenaillet

36 La déformation change encore - Les roches métamorphiques indiquent des conditions de pression et de température plus élevées (z 10 km) - La déformation est ductile (foliation + linéation) - La déformation est plus ancienne (35-60 Ma)

37 Le métamorphisme Changement de forme dû à la déformation sous pression et température plus élevées Apparition de nouveaux minéraux

38 La croûte est épaisse sous la chaîne

39 À l échelle de la lithosphère

40 L'âge des déformations diminue vers l'ouest W E 40

41 La chaîne est assymétrique D ouest en est : Le style de déformation change : cassant-superficiel ductileprofond L âge de la déformation change : récent ancien Les grands chevauchements sont à pendage est, vers les régions les plus anciennes Dans les autres chaînes de collision?

42 Himalaya Plaine du Gange Everest (8848 m) Avant-pays plissé Haute chaîne Suture du Zangbo Plateau du Tibet

43 Deux coupes de l Himalaya S Déformations actives (séismes) Déformations ductiles Plus anciennes (20 Ma) Suture entre les 2 continents (55 Ma) N

45 Cordillère canadienne (185 à 50 Ma)

47 Coupe Rocheuses canadiennes (Orogène Laramide ~70 Ma) E W (Mattauer, 1999, p. 241 et 245)

48 A Les Appalaches Collision Laurentia-Avalonia ~ Ma = formation de la Laurussia puis collision avec Gondwana = assemblage de la Pangée A' Déformation faible Chevauchements et plis Déformation ductile et métamorphisme Croûte continentale américaine Croûte africaine Déformation décroissante

49 Les chaînes de collision sont assymétriques : Zones «internes» où la déformation est plus ancienne et où affleurent les roches déformées en profondeur (métamorphisme) Zones «externes» où la déformation est plus récente et plus superficielle (séismes) La croûte est plus épaisse Pourquoi?

50 Avant la collision Plaque 1 Plaque 2 Croûte continentale Croûte océanique Croûte continentale ρc = 2,8 g/cm 3 ρ o = 3,2 g/cm 3 ρc = 2,8 g/cm 3 ρ m = 3,3 g/cm 3 ρ a = 3,25 g/cm 3

51 Niveau de décollement La croûte continentale peut être découplée du manteau sous-jacent

52 Au contact continent-continent Continent 1 Continent 2 Chevauchement majeur Suture Croûte Lithosphère mantellique Asthénosphère (Mattauer, 1999, p. 125)

53 Les étapes successives Séparation d une première unité crustale qui chevauche l avantpays Séparation d une deuxième unité crustale ; le premier chevauchement cesse peu à peu d être actif Zones externes Zones internes Séparation d une n-ième unité crustale ; la déformation migre vers l avant de la chaîne (Mattauer, 1999, p. 125)

54 Analogie avec un bulldozer Formation d un prisme d accrétion crustale

55 L assymétrie de la chaîne reflète la géométrie de la subduction océancontinent antérieure à la collision continent-continent 1 Phase antérieure : ouverture d un océan Stade initial : la partie continentale de la plaque 1 entre en contact avec la frontière de plaque 3 2 Démarrage de la convergence, par subduction de la plaque 1 sous la plaque 2 Stade avancé : la croute continentale de la plaque 1 est déformée, la partie mantellique continue à subducter sous la plaque 2 4 (Mattauer, 1999, p. 241 et 245)

56 Application aux Alpes

57 et à l Himalaya Main Boundary Thrust Main Central Thrust Haute Chaîne Ophiolites du Zangbo Plateau du Tibet (Mattauer, 1999, p. 227)

58 L ordre de mise en place des unités des zones internes vers les zones externes n est pas toujours «respecté», exemple : les Préalpes Mont Blanc Nappe des Préalpes (Mattauer, 1999, p. 159)

59 Quelques unités «exotiques» venues du SE Cervin (4477 m) Europe Océan alpin Austro-alpin Dent Blanche (4357 m)

60 L hypothèse d une croûte trop légère pour être entraînée dans la subduction n est pas tout-à-fait vraie : la présence de coésite (P 2,5 GPa) indique que des unités de croûte continentale peuvent atteindre de grandes profondeurs (z 75 km).

61 Prise en compte des déformations à très haute pression Croûte continentale Lithosphère mantellique Asthénosphère 1 ère étape : subduction de la partie océanique de la plaque 1 sous la plaque 2 2 ème étape : subduction de la partie amincie de croûte continentale de la plaque 1 sous la plaque 2 3 ème étape : Remontée de ce panneau de croûte par gravité et formation d une faille «normale»

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