Les phénomènes géologiques accompagnant la formation des chaines de montagnes récentes

 et leur relation avec la tectonique des plaques

Rappel

 1 / la structure interne du globe terrestre:

Document 1: Coupe schématique illustrant la structure interne du globe terrestre:

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/IMG/gif/structur_intern.gif

1 – Dégagez du document 1 les différentes composantes de la structure interne de la terre.

1 –La structure interne de la Terre est répartie en plusieurs enveloppes successives, dont les principales sont la croûte terrestre, le manteau et le noyau.

– la croûte terrestre: c’est la partie superficielle et solide de la terre. On reconnaît deux types de croûte terrestre:

    – la croûte océanique: se situe sous les océans, avec une épaisseur moyenne de 7 km. Elle est formée de roches basaltiques de densité 3,2

    – la croûte continentale: se situe au niveau des continents, elle est plus épaisse avec une épaisseur moyenne de 30 km. Elle est essentiellement de nature granitique et de densité 2,7 à 3.

– Le manteau: C’est l’enveloppe la plus importante du globe terrestre, il est situé sous la croûte terrestre, à une profondeur comprise entre 10 et 2900 kilomètres environ. Il est séparé de la croûte par la discontinuité du Moho (Mohorovicic) et il est divisé en manteau supérieur et manteau inferieur. La partie supérieur du manteau supérieur est rigide et forme avec la croûte terrestre la lithosphère. Alors que la partie inferieur du manteau supérieur est plastique, appelée l’asthénosphère.

– Le noyau: il est divise en:

 – Noyau externe liquide qui est séparé du manteau par la discontinuité de Gutenberg.

 – Noyau interne solide qui est séparé du noyau externe par la discontinuité de Lehmann.

2 / Les plaques terrestre:

Document 1: Une carte montrant les plus grandes plaques terrestre

http://pubs.usgs.gov/gip/dynamic/slabs.html

Document 2: Une animation illustrant les plaques tectoniques et les phénomènes géologiques,  Voir le lien

Document 3: Une coupe schématique montrant des plaque tectoniques

https://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Sch%C3%A9ma_plaques_tectoniques.png

1 – En exploitant les documents 1,2 et 3, définissez la plaque tectonique.

2 – A partir du document 3, identifiez les frontières des plaques.

1 – La plaque tectonique est un fragment stable de la lithosphère rigide limitée par des zones actives marquées par une activité volcanique et sismique importante.

Les plaques tectoniques reposent sur l’asthénosphère solide visco-élastique. La fluidité relative de l’asthénosphère permet aux plaques tectoniques de faire des mouvements dans différentes directions.

2 – Les mouvements tectoniques entre les différentes plaques définissent trois types de frontières entre elles qui sont:

– Les frontières divergentes: Les plaques s’éloignent les unes des autres et il y a une production de nouvelle croûte océanique, comme au niveau des dorsales océaniques.

– Les frontières convergentes: Lorsqu’il y a convergence entre 2 plaques comme dans les zones de subduction.

– Les frontières transformantes: Deux plaques glissent latéralement l’une contre l’autre le long d’une faille.

3 / La production de la lithosphère océanique:

Il y a genèse d’une nouvelle lithosphère océanique à l’axe de la dorsale, permettant l’expansion océanique.( voir le lien)

Les magmas produits au niveau des dorsales sont issus de la fusion partielle des péridotites asthénosphériques.

La partie mantellique de la lithosphère océanique se constitue à partir des résidus solides de péridotites réfractaires à la fusion, alors que le refroidissement des magmas qui sont produits sous l’axe de la dorsale conduit à des roches magmatiques de texture différente qui forment la croûte océanique ( de haut en bas: basaltes en coussins, complexe filonien et gabbros)

4 / Les déformations tectoniques:

Les déformations de la croûte terrestre témoins des contraintes qui s’exercent à la surface du globe. On peut définir simplement la contrainte comme étant une force appliquée à une certaine unité de volume. Tout solide possède une force qui lui est propre pour résister à la contrainte. Lorsque la contrainte dépasse la résistance du matériel, l’objet est déformé et il s’ensuit un changement dans la forme et/ou le volume.

On reconnaît trois principaux types de déformations qui affectent la croûte terrestre: élastique, plastique et cassante. Le schéma qui suit montre la relation générale entre contrainte et déformation

http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s1/deform.html

– La déformation élastique: quand la contrainte est relâchée, le matériau reprend sa forme et son volume initial.

– La déformation plastique: si la contrainte dépasse la limite d’élasticité, le matériau est déformé de façon permanente.

– La déformation cassante: avec l’augmentation de la contrainte, le matériau atteint son point de rupture, et il casse.

Voir le lien

Les paramètres importants qui doivent être considérés lorsqu’on applique les concepts de contrainte-déformation aux matériaux de la croûte terrestre sont: 

– La température et la pression: elles augmentent avec la profondeur dans la croûte terrestre et modifient le comportement des matériaux.

– Le temps: c’est un facteur très important lorsqu’on discute de déformation. Si on étire brusquement (temps court) un cylindre de pâte à modeler, il casse; si on y va plutôt lentement (temps long), il se déforme de façon plastique. En ce qui concerne la déformation des roches, le facteur temps, qui se mesure ici en millions d’années, se doit d’être considéré. Il est difficile d’imaginer qu’on puisse plier des couches de roches dures, … à moins qu’on y mette le temps géologique.

– La composition de la roche: certaines roches sont cassantes de nature (comme les calcaires, les grès, les granites), d’autres plutôt plastiques (comme les roches argileuses).

On distingue deux principaux types de déformations:

          – Les plis (déformations souples)

          – Les failles (déformations cassantes)

           a/ Les plis:

     – Définition:

Se sont des déformations ductiles des roches sous l’effet de contraintes de compression. on utilise les termes d’anticlinal quand le pli se ferme vers le haut et de synclinal lorsqu’il se ferme vers le bas.

voir l’animation sur lien

   – Les éléments des plis:

Un pli se défini par divers éléments comme :

  • La charnière, région où la courbure est maximale ;
  • L’axe, ligne passant par le milieu de la charnière. Dans le cas d’un pli dans une série sédimentaire, les charnières de chaque couche définissent un axe du pli sur une coupe. En volume, ces axes définissent un plan axial du pli.
  • Les flancs situés de part et d’autre de la charnière sont les régions où la courbure est minimale.

Le schéma qui suit montre les éléments de pli:

 – Les différents types de plis :

Les critères utilisés pour classer les plis sont nombreux parmi lesquels: l’inclinaison des flancs et la position de son plan axial…

La figure qui suit montre quelques types de plis:

– Pli droit: surface axiale verticale.

– Pli déjeté: surface axiale inclinée dans le sens de la poussée orogénique, et pendage des flancs en sens opposé 

3 – Pli déversé: surface axiale inclinée et pendages des flancs, tous trois dans le même sens.

– Pli couché: surface axiale se rapprochant de l’horizontal

 

        b/ Les failles:

 – Définition:

 Se sont des sont des cassures des roches accompagnées d’un déplacement relatif des deux compartiments sous l’effet de contraintes.

 – Les éléments des failles:

 

1- Compartiment inferieur (mur)

2- Compartiment supérieur (toit)

3- Miroir de la faille

4- Plan de faille

5- Rejet de la faille

– Les différents types de failles:

Les failles sont classées selon le pendage du plan de faille et la nature du déplacement relatif des deux compartiments. On distingue trois principaux types de failles

la faille normale: due à une extension; elle témoigne d’un amincissement de la zone étudiée

la faille inverse: due à une compression ; elle témoigne d’un raccourcissement de la zone étudiée

la faille de décrochement: résultat d’un coulissement dans le plan horizontal d’un compartiment par rapport à l’autre

voir l’animation sur lien1 –   lien2

 – Les associations de failles:

Les failles normales peuvent s’assembler pour former des compartiments de plus en plus abaissés en allant vers le milieu de la structure appelé un graben, ou  de plus en plus abaissés en s’éloignent du milieu de la structure appelé un horst.

    c/ Autres types de déformations:

   – La pli-faille:

C‘est un pli associé à une faille compressive. La rupture du flanc résulte d’un étirement lié à la formation du pli dans une ambiance de cisaillement horizontal.

Photographie d'un pli-faille à grande échelle

Droits réservés - © 2006 Pierre Thomas http://planet-terre.ens-lyon.fr
Extrait de geol-alp, www.geol-alp.com par Maurice GIDON

  – Le chevauchement:

Un pli-faille incliné peut conduire, si la compression continue, à un chevauchement qui correspond au recouvrement d‘un ensemble de terrains par un autre qui a été déplacé

Photographie d'un chevauchement décamétrique

Droits réservés - © 2006 Pierre Thomas http://planet-terre.ens-lyon.fr
http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/spip.php?article1474

  – Les nappes de charriage:

Elles résultent du déplacement, sur de grandes distances (de l’ordre de plusieurs kilomètres au moins), de tranches de roches, qui viennent ainsi s’empiler sur les roches non déplacées, qualifiées d’autochtone.

 

Sitographie:  1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8

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