THEME 1 LA TERRE DANS L'UNIVERS, LA VIE, L'EVOLUTION DU VIVANT. Partie B : Le domaine continental et sa dynamique

Transcription

1 THEME 1 LA TERRE DANS L'UNIVERS, LA VIE, L'EVOLUTION DU VIVANT Partie B : Le domaine continental et sa dynamique Chap 1. La caractérisation du domaine continental : lithosphère continentale, reliefs et épaisseur crustale La croûte continentale affleure dans les régions émergées : elle forme les continents et les plateaux continentaux. Quelles sont les caractéristiques de la croûte continentale? Comment expliquer les reliefs continentaux? TP1 : Détermination des caractéristiques de la croûte continentale Activité : calcul de la profondeur du MOHO dans les Alpes I. La densité de la croûte continentale et la notion d'isostasie 1) composition et densité

2 litho.htm La croûte continentale correspond à la partie superficielle de la croûte terrestre constituant les continents. Elle est composée de divers types de roches : magmatiques, sédimentaires ou métamorphiques de compositions diverses mais globalement toutes riches en silicium et aluminium (SIAL). L'essentiel de ces roches est de type granitique. Le granite est une roche magmatique plutonique de structure grenue contenant majoritairement des feldspaths et du quartz ainsi que des micas et des amphiboles.

3 2)la notion d'isostasie lyon.fr/planetterre/xml/db/planetterre/metadata/lom-gravimetrie-isostasie- P-Thomas.xml modèle d'airy : principe et historique : II. L'épaisseur de la croûte continentale La Terre est constituée d enveloppes d épaisseurs et de compositions variables. Ses enveloppes sont déterminées à partir de l'étude de la propagation des ondes sismiques. Correction de l'activité : 1) Le Moho

4 La discontinuité de Mohorovicic, abrégée Moho, est la limite entre la croûte terrestre et le manteau supérieur de la Terre. La crôute continentale, ayant une épaisseur moyenne de 35 kilomètres (allant jusqu'à 75 km sous les chaînes montagneuses récentes) et la croûte océanique une épaisseur moyenne de 6 kilomètres, le Moho est en moyenne situé à 43 kilomètres de profondeur, avec des importantes variations. Cette discontinuité a été détectée pour la première fois en en Croatie en 1909 par Andrija Mohorovicic, qui lui donna son nom. Elle est mise en évidence par une accélération brutale des ondes sismiques, les Premières (P) passant de 7 à 8 km/s. Cette accélération s'explique par un changement du milieu de propagation (en particulier la densité et la minéralogie changent), qui implique une réfraction, la croûte étant constitué majoritairement de basaltes si elle est océanique ou de granites si elle est continentale, alors que le manteau est fait de péridotite. C'est donc une discontinuité physico-chimique.

5 2) épaisseur de la croûte continentale au niveau des reliefs montagneux Le modèle explicatif de Airy permet d'expliquer la présence de cette «racine crustale» sous les chaînes de montagne. Airy suggère que les matériaux de la croûte continentale qui ont la même densité «flottent» sur une couche de plus forte densité selon le principe d Archimède. Selon ce modèle, les reliefs terrestres seraient compensés par des variations d épaisseur de la croûte en profondeur. Cette accumulation de matériaux qui permet de porter le relief est appelé «racine crustale». Plus le relief est élevé, plus l épaisseur de la racine qui le porte est importante, et inversement.

6 Les données de la sismique réflexion (profil sismique programme ECORS) attestent également d un approfondissement du Moho et révèlent en outre des discontinuités tendant à montrer que l épaississement de la croûte doit être interprété comme un empilement de matériaux crustaux. III. L'âge de la croûte continentale La croûte océanique, constamment recyclée dans les zones de subduction, n est jamais plus âgée que 200 Ma (millions d années); en revanche la croûte continentale, «insubmersible», peut être très vieille (4,03 Ga).

7 La détermination de l âge de la croûte continentale se fait par datation des roches qui la constituent, en particulier les granites. Cette datation s appuie sur les propriétés de désintégration des isotopes radioactifs de certains atomes. En pratique on utilise le couple Rubidium - Strontium; c'est un méthode particulièrement adaptée à la datation des granites car le rubidium est un élément chimique présent dans certains minéraux comme les micas ou les feldspaths. Le principe consiste à mesurer deux rapports isotopiques dans différents minéraux de la roche à dater puis de positionner les résultats dans un repère; on obtient alors un ensemble de point plus ou moins alignés à partir des quelles on peut tracer une droite, dite droite isochrone, dont la valeur de la pente est directement liée à lâge.

8

9 IV. Les indices pétrographiques et tectoniques de l'épaississement crustal TP2 : Les témoins de l'épaississement crustal et la formation des reliefs 1) indices tectoniques La présence de plis, affectant des roches sédimentaires, indique une déformation souple dans un contexte tectonique de compression (affrontement de plaques). La présence de failles, affectant des roches sédimentaires, indique une déformation cassante dans un contexte tectonique de compression (affrontement de plaques).

10 Des contacts anormaux (terrains plus anciens recouvrant des terrains plus récents) témoignent de glissements horizontaux de grande ampleur. Les nappes de charriage révèlent elles aussi les contraintes compressives associées à la mise en place des reliefs.

11 2)indices pétrographiques Les contraintes tectoniques associées aux chaînes de montagne déterminent un raccourcissement régional et un empilement de matériaux divers. L enfouissement de ces matériaux soumet les roches à des conditions de pression et de température croissantes; ces conditions changeantes transforment les roches. Exemple du massif de l'arize.

12 L épaississement crustal conduit à l enfouissement de matériaux de la croûte. Ceux-ci se trouvent alors soumis à des conditions croissantes de température et de pression ce qui provoque une transformation de certains minéraux à l état solide en relation avec leur domaine de stabilité : c est le métamorphisme. Au regard de la composition minéralogique des roches de la série métamorphique du massif de l'arize, chacune d'elle peut être positionnée dans le diagramme P-T : Diagramme de stabilité de quelques minéraux (en particulier des minéraux métamorphiques) en fonction de la pression et de la température.

13 BILAN La lithosphère est en équilibre (isostasie) sur l'asthénosphère. Les différences d'altitude moyenne entre les continents et les océans s'expliquent par des différences crustales. La croûte continentale, principalement formée de roches voisines du granite, est d'une épaisseur plus grande et d'une densité plus faible que la croûte océanique. L'âge de la croûte océanique n'excède pas 200 Ma alors que la croûte continentale atteint par endroit plus de 4Ga. Cet âge est déterminé par radiochronologie. Au relief positif qu'est la chaîne de montagnes, répond, en profondeur, une importante racine crustale. L'épaisseur de la croûte résulte d'un épaississement lié à un raccourcissement et un empilement. On en retrouve les indices tectoniques (plis, failles, nappes) et des indices pétrographiques 'métamorphisme, traces de fusion partielle). Les résultats conjugués des études tectoniques et minéralogiques permettent de reconstituer un scénario de l'histoire de la chaîne.