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ESSENTIEL 10 - La formation des chaînes de montagnes ...

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Connaissances<br />

THEME 1 : LA TERRE DANS L’UNIVERS, LA VIE, L’EVOLUTION DU VIVANT<br />

THEME 1B : LE DOMAINE CONTINENTAL ET SA DYNAMIQUE<br />

<strong>ESSENTIEL</strong> <strong>10</strong><br />

- <strong>La</strong> <strong>formation</strong> <strong><strong>de</strong>s</strong> <strong>chaînes</strong> <strong>de</strong> <strong>montagnes</strong> -<br />

Dans les <strong>chaînes</strong> <strong>de</strong> <strong>montagnes</strong>, la croûte continentale est épaissie. Cet épaississement est dû à un<br />

raccourcissement et à un empilement <strong>de</strong> terrains, qui témoignent <strong>de</strong> déplacements horizontaux. Ces déplacements<br />

peuvent s’expliquer dans le cadre du modèle <strong>de</strong> la tectonique <strong><strong>de</strong>s</strong> plaques.<br />

Dans quel contexte géodynamique les <strong>chaînes</strong> <strong>de</strong> <strong>montagnes</strong> se forment-elles ?<br />

I. Les traces d’un domaine océanique disparu<br />

Dans les <strong>chaînes</strong> <strong>de</strong> <strong>montagnes</strong>, affleurent <strong><strong>de</strong>s</strong> complexes <strong>de</strong> roche appelés ophiolites, qui sont constitués <strong>de</strong><br />

péridotites, <strong>de</strong> gabbros, <strong>de</strong> basaltes et <strong>de</strong> roches issues <strong>de</strong> l’accumulation <strong>de</strong> sédiments à gran<strong>de</strong> profon<strong>de</strong>ur en<br />

milieu océanique (radiolarites). Les ophiolites sont interprétées comme les vestiges <strong>de</strong> lithosphère océanique.<br />

Les ophiolites sont situées au cœur <strong><strong>de</strong>s</strong> <strong>chaînes</strong> <strong>de</strong> <strong>montagnes</strong>, à la frontière entre <strong>de</strong>ux plaques lithosphériques.<br />

Cette localisation suggère que la <strong>formation</strong> d'une chaîne <strong>de</strong> <strong>montagnes</strong> est associée à la disparition d'un domaine<br />

océanique par subduction dans un contexte <strong>de</strong> convergence entre <strong>de</strong>ux plaques lithosphériques.<br />

Dans les <strong>chaînes</strong> <strong>de</strong> <strong>montagnes</strong>, on observe la présence d'anciennes marges continentales passives. Plus ou<br />

moins déformées, ces marges sont cependant i<strong>de</strong>ntifiables grâce à <strong><strong>de</strong>s</strong> arguments structuraux et pétrographiques<br />

(présence <strong>de</strong> blocs basculés séparés par <strong><strong>de</strong>s</strong> failles normales et/ou <strong>de</strong> sédiments <strong>de</strong> milieux océaniques peu<br />

profonds caractéristiques <strong><strong>de</strong>s</strong> marges passives).<br />

Le rapprochement au sein d'un même massif montagneux <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux marges continentales autrefois séparées par un<br />

océan témoigne également du contexte <strong>de</strong> convergence entre <strong>de</strong>ux plaques lithosphériques associé à la <strong>formation</strong><br />

d'une chaîne <strong>de</strong> montages.<br />

II. Des trans<strong>formation</strong>s minéralogiques témoignant d’une subduction<br />

Dans les <strong>chaînes</strong> <strong>de</strong> <strong>montagnes</strong>, affleurent <strong><strong>de</strong>s</strong> roches océaniques et continentales dont les minéraux portent les<br />

traces <strong>de</strong> trans<strong>formation</strong>s minéralogiques à plus ou moins gran<strong>de</strong> profon<strong>de</strong>ur : ce sont <strong><strong>de</strong>s</strong> roches<br />

métamorphiques. Grâce aux diagrammes <strong>de</strong> stabilité <strong><strong>de</strong>s</strong> associations minéralogiques, il est possible <strong>de</strong> retrouver<br />

quelles conditions <strong>de</strong> pression et <strong>de</strong> températures ont subi ces roches. Ces conditions correspon<strong>de</strong>nt à celles que<br />

rencontrent <strong><strong>de</strong>s</strong> matériaux océaniques ou continentaux lors d'un enfouissement lié à un processus <strong>de</strong> subduction. Ce<br />

processus est donc à l'œuvre lors <strong>de</strong> la <strong>formation</strong> d'une chaîne <strong>de</strong> <strong>montagnes</strong>.<br />

III. Un scénario <strong>de</strong> <strong>formation</strong> d’une chaîne <strong>de</strong> <strong>montagnes</strong><br />

Les données géophysiques complètent les données structurales et pétrographiques, permettant d'élaborer un<br />

scénario <strong>de</strong> <strong>formation</strong> d'une chaîne <strong>de</strong> <strong>montagnes</strong>.<br />

Dans un contexte <strong>de</strong> convergence lithosphérique, la subduction d’une lithosphère océanique conduit à la suture <strong>de</strong><br />

<strong>de</strong>ux lithosphères continentales : il est subduction d'une <strong><strong>de</strong>s</strong> <strong>de</strong>ux lithosphères continentales et collision entre les<br />

<strong>de</strong>ux plaques lithosphériques qui étaient auparavant séparées par un océan.<br />

Lors <strong>de</strong> la collision, la croûte continentale s'épaissit par empilement <strong>de</strong> nappes <strong>de</strong> charriage au niveau <strong>de</strong> la zone<br />

d'affrontement <strong><strong>de</strong>s</strong> plaques.<br />

IV. Le moteur <strong>de</strong> la subduction<br />

Au fur et à mesure qu'elle s'éloigne <strong>de</strong> la dorsale, la lithosphère océanique s'épaissit, en raison <strong>de</strong> l'augmentation <strong>de</strong><br />

la profon<strong>de</strong>ur <strong>de</strong> l'isotherme 1300°C (limite lithosphère-asthénosphère). <strong>La</strong> <strong>de</strong>nsité <strong>de</strong> la lithosphère océanique<br />

augmente donc avec son âge par ajout <strong>de</strong> manteau lithosphérique plus <strong>de</strong>nse (d = 3,3) que la croûte océanique<br />

(d=2.9). <strong>La</strong> <strong>de</strong>nsité <strong>de</strong> la lithosphère océanique s'approche ainsi <strong>de</strong> celle du manteau lithosphérique. Il en résulte un<br />

enfoncement <strong>de</strong> la lithosphère océanique : on parle <strong>de</strong> subsi<strong>de</strong>nce thermique.<br />

<strong>La</strong> <strong>de</strong>nsité du manteau lithosphérique étant supérieure à celle <strong>de</strong> l’asthénosphère (d = 3,25), la <strong>de</strong>nsité <strong>de</strong> la<br />

lithosphère océanique finit par excé<strong>de</strong>r celle <strong>de</strong> l’asthénosphère. L'équilibre isostatique est rompu et, avec un certain<br />

retard, la lithosphère entre en subduction. Elle tracte alors le reste <strong>de</strong> la plaque.


Termes importants :<br />

Collision : affrontement <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux lithosphères continentales résultant <strong>de</strong> la disparition d'un domaine océanique par<br />

subduction.<br />

Marges continentales passives : bordure immergée d'un continent formée <strong>de</strong> croûte continentale. Au niveau d'une<br />

marge passive, on observe la transition entre cette croûte continentale et une croûte océanique.<br />

Ophiolite : lambeaux <strong>de</strong> lithosphère océanique qui s'est trouvée charriée puis dispersée sur un continent.<br />

Subduction : enfoncement <strong>de</strong> la lithosphère dans l'atmosphère au niveau <strong><strong>de</strong>s</strong> fosses océaniques.<br />

Subsi<strong>de</strong>nce thermique : enfoncement <strong>de</strong> la lithosphère océanique au fur et à mesure <strong>de</strong> son éloignement <strong>de</strong> la<br />

dorsale. Il est dû à l'évolution thermique <strong>de</strong> la lithosphère océanique.<br />

Capacités et attitu<strong><strong>de</strong>s</strong> :<br />

I<br />

DS<br />

Ex<br />

C<br />

S’informer, recenser, extraire et organiser <strong><strong>de</strong>s</strong> in<strong>formation</strong>s pour :<br />

- repérer <strong><strong>de</strong>s</strong> indices <strong>de</strong> l'existence d'un ancien domaine océanique.<br />

- repérer à différentes échelles, <strong>de</strong> l'échantillon macroscopique <strong>de</strong> roches à la lame mince, <strong><strong>de</strong>s</strong><br />

minéraux témoignant d'une subduction.<br />

Pratiquer une démarche scientifique pour :<br />

- mettre en relation les résultats <strong><strong>de</strong>s</strong> étu<strong><strong>de</strong>s</strong> structurales et minéralogiques pour i<strong>de</strong>ntifier les étapes<br />

<strong>de</strong> la <strong>formation</strong> d'une chaîne <strong>de</strong> <strong>montagnes</strong>.<br />

- raisonner et i<strong>de</strong>ntifier, grâce à <strong><strong>de</strong>s</strong> calculs simples, le moteur <strong>de</strong> la subduction<br />

Manipuler, expérimenter :<br />

- utiliser une modélisation analogique pour comprendre la notion d’isostasie.<br />

Communiquer :<br />

- par le schéma bilan un scénario <strong>de</strong> <strong>formation</strong> d'une chaîne <strong>de</strong> <strong>montagnes</strong>.<br />

Manifester sens <strong>de</strong> l’observation, curiosité, esprit critique.<br />

Comprendre le lien entre les phénomènes naturels et le langage mathématique

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