Thème 1A : Le domaine continental et sa dynamique

Chapitre 4 : LA DISPARITION DES RELIEFS

1- Comparaison entre montagnes récentes et montagnes anciennes

Doc. 1 et 2 p. 192-193

L’étude comparée de montagnes récentes : lesAlpes (Orogénése actuelle débutant il y a -30,-40 millions d'années) et de montagnesanciennes : le massif centrale (orogénésehercynienne entre -360 et -250 Ma) montreque les caractéristiques de ces dernièresévolue au cours des temps géologiques.

Les différences principales sont :

- des hauts reliefs (plus de 3000 m) pour les chaînes récentes quand les chainesanciennes ont un relief plus faible (rarement plus de 1000 m d’altitude)- une racine crustale profonde (plus de 50 km de profondeur) pour les chaînesrécentes quand la racine crustale d'une chaîne ancienne est peu profonde- par la présence, à l’affleurement, de roches formées ou transformées (rochesmétamorphiques) en profondeur (gneiss, migmatite, granites …) moins importantedans les massif récents que dans les massifs anciens.

2- L'altération des reliefs

L'altération mécanique des minéraux

Le principal facteur de désagrégation physique est représenté par les différences de température :

- directement en provoquant une dilatation et une contraction des minéraux, qui entraîne la désagrégation des roches.

- indirectement par les cycles gel/dégel de l’eau contenue dans les fissures (la glace a un volume supérieur à l'eau liquide). Il en résulte des ruptures et la désolidarisation desfragments lors du dégel.

Mais également :- le mouvement des glaciers qui rabotent le fond et les parois des vallées,- le développement des racines des végétaux qui fracturent les roches. Les racinesproduisent des ions H+, qui, par altération chimique accélèrent l’altération.

D’une manière générale, il est généralement difficile de faire la part de la désagrégation physique et de l’altération chimique, en particulier, chaque fois que l’eau est impliquée :

L'altération chimique des minéraux. Deux phénomènes exercés par l’eau sont à distinguer : l'hydrolyse et la dissolution

- L’hydrolyse est la participation de l'eau à une réaction chimiqueMinéral d’origine + eau = nouveau minéral + solution contenant des ions solubles

granite sain granite altéré(B biotite – F feldspath – Q quartz)

lame mince d'un granite altéréobservée au microscope en lumièrepolarisée analysée

Exemple de la formation d'un chaos granitique :

Dans un granite, les micas et les feldspaths vont être transformés en argile etparticules solubles (biotite + H2O → illite + K+) sous l'action de l'eau circulant dansles fissures. L'élargissement progressif de ces fissures désolidarise les blocs etl'argile, les sables et les particules solubles sont entraînées par l'eau.

- La dissolution est la mise en solution des ions constituants un minéral :minéral d'origine → solution de lessivage contenant des ions solubles

karst (doc. 2 p. 195)

L’eau qui pénètre dans les fissures des roches calcairesexerce une action intense si elle est riche en dioxyde decarbone.

Ca CO3 + CO2 + H2O = Ca2+ + 2HCO3-

Disparition du calcaire, élargissement des fissures petit àpetit.

Le diagramme de Goldschmidt illustre la solubilité de différents ions :Des cations (Na+, Ca2+, ...) et des anions (CO32-, SO42-, PO34-, Cl-…) sontsolubles et sont entraînés avec les molécules d’eau en passant en solution. Ilssont alors évacués vers les océans.

certains cations sont insolubles et précipitent localement. Ils sont à l’origine degîtes métallifères résiduels (exemple : bauxites pour l’aluminium Al2O3).

Doc. 2 p. 197

Essentiellement dans les mers chaudes, les carbonates CO32- peuvent se

recombiner avec Ca2+ pour former des carbonates de calcium (Ca C03) sous l'action de certains êtres vivants. Après sédimentation, ils sont à l’origine des rochescalcaires.

3- le devenir des produits de l'altération

Mode de transport dans l'eau

L'agent de transport principal des produits de l’altération est l’eau. Les ions sont transportés en solution et les particules sédimentaires non solublespeuvent être transportées en suspension, par roulement ou glissement.

titre : Diagramme de Hjuström (Probabilité d’entraînement d’une particule par l'eau en fonction de sa taille etde la vitesse du courant)

La charge sédimentaire d’un cours d’eau représente la totalité de la matière transportée (dissoute ou en suspension) par ce dernier.Les mécanismes de transports conduisent à un tri granulométrique (Doc. 1 p. 197) des particules puis, lorsque la force du courant diminue (lac, bassin océanique, ...), les particules pourront sédimenter.

4- Le rebond isostatique

Les chaînes de montagnes possèdent une racine profonde de roches leur permettant d'être en équilibre isostatique sur l'asthénosphère plus dense.

Réajustement isostatique parallèle à l'érosion

L’érosion des chaînes de montagnes (diminution de l'altitude des montagnes) s’accompagne d’un réajustement isostatique et d’une remontée de la racine crustale : c'est le rebond isostatiquePour 100m d’érosion, il y a une remontée de la chaîne de 80m. Dans les Alpes, on estime que la remontée des roches liées au rebond isostatique est de l’ordre de 500mètres en un million d’années (soit 0,5mm/an).

De cette façon, des roches formées ou transformées en profondeur peuvent alors se trouver en surface. Ainsi, les chaînes anciennes présentent de grandes surfaces de roches plutoniques et métamorphiques à l’affleurement : gneiss, migmatites, granites, granodioriotes … Ces roches profondes sont également présentes en surface dans les chaînes récentes mais plus rarement

5- L'effondrement gravitaire : participation des processus tectoniques à la disparition des reliefs

Doc. 1 p. 198 : Dans les zones internes des chaînes de montagnes, on observe desséismes peu profonds dont le mécanisme au foyer indique qu’ils sont dus à des failles normales, donc à des mouvements d’extension. Des failles normales sont aussi visibles à l’affleurement.

Type de déformation dans les Alpes mesurée par GPS(Doc 2 p. 199)

Les données GPS montrent non seulement des déplacements caractérisant des mouvements d’extension est / ouest dans la partie centrale des Alpes. Lyon s'éloigne actuellement de Turin d'environ 0,5 mm / an.Ainsi, on observe, dans un contexte de contraintes compressives, des phénomènesd'extension traduisant un effondrement de la chaîne. Ces phénomènes contribuent à la pénéplanation (formation d’une pénéplaine).

Différentes étapes d'un cycle orogénique

1- Surrection, phase active de la collision : les forces convergentes dominent2- montagne mure : équilibre entre les forces de convergences et gravitaires (poids et poussée d'Archimède). Extension au coeur de la chaîne / convergence au bord3- pénéplanation, aplanissement de la chaîne : fin de la collision, les forces de convergence deviennent inférieure aux forces gravitaires, la chaîne s’effondre dans sa région centrale

Au niveau des Alpes, la convergence entre la plaque adriatique et la plaque européenne semble bloquée. Les mouvements de convergence ne sont plus suffisants pour soutenir les reliefs. On observe une extension au cœur de la chaîne ce qui entraîne une compression en bordure.C'est une chaîne de montagnes « mures » : La croûte s’étire et s’amincit.En surface, plus froide et plus fragile, la croûte se casse ;Plus en profondeur, ramollie par des phénomènes thermiques, elle est plus plastique et s’amincit sans rupture.

Cycle orogénique : ensemble des phénomènes qui président à la formation puis à la disparition d’une chaîne de montagne. La durée moyenne d'un cycle orogénique est estimée à 150 millions d'années.

Ces déformations, avec l'action de l'érosion, contribuent donc à la disparition progressive des reliefs des Alpes et à la formation d'une future pénéplaine (d'ici 90 millions d'années).

6- Le recyclage de la lithosphère continentale

document de la p. 200 / 201

Suite à la formation d’une chaîne de montagnes, la lithosphère continentale est recyclée. En premier lieu, elle est transformée par l’épaississement crustal (métamorphisme et magmatisme) puis elle est dégradée par l’érosion. Ainsi, les particules produites sont transportées et forment des sédiments. Ce recyclage se poursuit lorsque ces sédiments sont mobilisés dans un nouveau contexte de subduction (fusion partielle) ou de collision (compression, épaississement, métamorphisme).

Ce recyclage de la lithosphère continentale explique pourquoi elle a conservé les roches les plus anciennes de la Terre. Ce n’est pas le cas de la lithosphère océanique, dont la quasi-totalité disparaît dansle manteau au niveau des zones de subduction.