La collision continentale

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Effets métamorphiques Au cours de son histoire, une roche impliquée dans la formation d’une chaîne va connaître des successions de conditions de pression (P) et de température (T) qui peuvent être quantifiées par l’étude des minéraux métamorphiques. On représente graphiquement ces variations thermodynamiques par des diagrammes de trajets P-T. Quand les conditions le permettent, le trajet P-T peut aussi être paramétré en fonction du temps. Le trajet rétrograde contemporain de l’exhumation peut s’accompagner ou non de fusion crustale (fig. 20). En profondeur, l’extension ductile, contemporaine du métamorphisme granulitique de haute température dû au flux thermique du manteau, est responsable de la formation de la croûte inférieure litée. 0 10 20 30 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 P (kbar) Quartz Coesite GREENSCHIST BLUESCHIST AMPHIBOLITE Métamorphisme syn-subduction Exhumation isotherme ECLOGITE T (°C) GRANULITE Exhumation avec fusion Exemples d'évolutions pression-température associées à la subduction continentale et à l'exhumation déterminées par l'étude des minéraux métamorphiques. Les différents domaines de pressions et de températures (éclogite, amphibolite, etc.. ) correspondent à des assemblages minéralogiques caractéristiques pour des compositions chimiques données. 20. - Trajets P-T suivis par les roches continentales impliquées dans la subduction continentale et l’exhumation 760 Biologie Géologie n° 4-2004
Effets magmatiques L’épaississement crustal a pour conséquence d’élever le géotherme, notamment à cause de l’accroissement des éléments radiogéniques. La fusion crustale, favorisée par une abondance de fluides, produit des migmatites et des granites alumineux (à muscovite, cordiérite, grenat). A propos du magmatisme, il est important de distinguer clairement trois aspects : i) la profondeur et la composition des sources des magmas, ii) les modalités de transport des liquides magmatiques dans la croûte et iii) la mise en place finale des plutons. On constate que les roches granitiques possèdent souvent des structures planaires et linéaires qui permettent de construire la structure interne d’un pluton. Le passage progressif entre des structures acquises à l’état magmatique (au cœur des massifs) et à l’état solide après la cristallisation (sur les bordures des plutons) démontre le caractère syntectonique des plutons. A cet égard, la chaîne hercynienne fournit de nombreux exemples de plutons mis en place dans des contextes tectoniques décrochants, comme dans le Massif armoricain, ou extensifs, comme dans le Massif Central. Effets sédimentaires Les produits de l’érosion de la chaîne vont s’accumuler dans des bassins sédimentaires. On en distingue deux grandes catégories. Les bassins intramontagneux sont des réceptacles de petite taille, limités au moins d’un côté par une faille normale (fig. 18). Ces demi-grabens sont l’expression de surface de la tectonique extensive au cœur de la chaîne en voie de desépaississement. Dans le Massif Central, les bassins houillers de Saint-Etienne, Graissessac ou Montluçon sont des exemples classiques de ce type de bassin intramontagneux formés pendant l’effondrement gravitaire de la chaîne hercynienne. Les bassins d’avant-pays ou bassin flexuraux représentent les sites d’accumulation des produits terrigènes ayant connu un certain transport. Il s’agit de dépressions synclinales formées par flexuration de la lithosphère en réponse à l’épaississement de l’arrière-pays (fig. 21). Le « sillon molassique périalpin » ou le « bassin molassique sous-himalayen » correspondent à de telles structures. Rôle et devenir du manteau lithosphérique Une chaîne de montagnes résultant d’un épaississement crustal, le manteau qui supporte cette croûte doit nécessairement se décoller au niveau du MOHO et s’enfoncer dans l’asthénosphère (fig. 22). C’est exactement ce que montre la tomographie sismologique (fig. 12). Cette délamination lithosphérique a d’importantes conséquences géodynamiques. En profondeur, la substitution de manteau lithosphérique froid par du manteau asthénosphérique chaud est susceptible de déclencher la fusion crustale à cause de l’apport de chaleur et de fluides. En outre, la remontée d’asthénosphère peut aussi engendrer directement des magmas basaltiques par fusion partielle. En surface, l’allègement de la plaque produit une surrection (uplift) de la topographie (cf. cas du plateau tibétain, fig. 13). Notons que surrection ou formation du relief n’est pas synonyme d’exhumation qui est la mise à l’affleurement de roches métamorphiques. Enfin, nous évoquerons ici, sans le développer, le rôle important joué par la collision continentale sur l’évolution du climat. Intuitivement, on conçoit facilement que la formation d’un relief va modifier les circulations atmosphériques, le régime des précipitations et la distribution des températures sur de vastes surfaces. Ces perturbations auront en retour des conséquences sur l’installation du réseau hydrographique, le drainage et le stockage des matériaux terrigènes dans les bassins sédimentaires. Biologie Géologie n° 4-2004 761
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