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La mise en place de chaînes de montagnes nécessite des forces de convergence et l’affrontement de deux domaines continentaux. C’est la collision continentale. Nous retrouvons dans les chaînes de montagnes des indices d’un ancien domaine océanique ainsi que des indices de subduction montrant sa fermeture.

TP3 et TP4

1) Les traces d’une ancien océan

La présence d’ophiolites

Partie de LO obductée et coincée dans la chaîne de montagne. L’exemple connu est le Chenaillet :

La présence d’anciennes marges passives

Les marges passives résultent d’un processus de rifting (ouverture océanique au sein d’un continent). C’est ce qui reste des bordures du rift. Elles se traduisent par :

– Un enchaînement de sédiments

Ils montrent un approfondissement jusqu’à des sédiments typiques de bassins profonds et d’océan ouvert. Cela traduit la mise en place d’un océan à partir d’un rift continental.

apport du continent (grès) > deltas > évaporites (marais salants) > côtes (coquillages) > océans ouverts (ammonites) > océans profonds (planctons carbonatés et siliceux comme les radiolaires).

– Des blocs basculés délimités par des failles normales

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– Des sédiments pré,syn et postrift.

Sédiments synrift avec une structure en éventail montrant le basculement lié aux failles normales circulaires (listriques). Ci-dessous une coupe dans les alpes à comparer à une marge passive actuelle (ci-dessus)

Ci dessous, une animation sur le rifting pour se rendre compte de la mise en place des sédiments et des failles (ne pas s’occuper de la partie magmatisme) (A télécharger ici)

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2) Les traces d’une ancienne subduction

Métamorphisme des gabbros :

Le métamorphisme est un changement de composition minéralogique d’une roche sous l’effet des changements de conditions physiques, principalement la température et la pression. La composition chimique de la roche reste la même mais les minéraux n’étant stables que dans certaines gammes de P et T, sa composition minéralogique va donc varier en fonction des conditions. Explication ci-dessous :

Les gabbros issus d’une CO plutôt agée et donc possiblement proche d’une zone de subduction, contiennent des minéraux hydratés issus d’un métamorphisme basse pression, basse température (BP-BT) lié à la circulation d’eau de mer et au refroidissement de ces gabbros. C’est ce qu’on nomme un métamorphisme faciès schiste vert (lié à la couleur de ces nouveaux minéraux). Ci dessous, deux observations microscopiques de gabbros faciès schiste vert à deux degrés différents :

On remarque ici l’auréole de hornblende (Hb) autour d’un pyroxène (Cpx) montrant la réaction entre Cpx et Pl (plagioclase).

On remarque ici beaucoup de minéraux aux teintes verdâtres : hornblende mais aussi actinote et chlorite. C’est un métamorphisme faciès schiste vert plus poussé (et donc le gabbro est davantage hydraté)

Des gabbros retrouvés dans les chaînes de montagnes contiennent des minéraux métamorphiques typiques des hautes pressions et basses températures : cela montre qu’ils ont été enfouis jusqu’à des profondeurs de plus de 50km :

Ici, un gabbro dans le faciès schiste bleu contenant un minéral typique : le glaucophane (qui est ici en auréole autour du pyroxène)

Enfin, un gabbro dans le faciès éclogite contenant un minéral typique : le grenat (toujours opaque en LPA, lumière polarisée analysée)

Ces deux derniers faciès sont représentatifs de conditions de basse températures mais de pression croissantes (BT-HP). On peut donc, grâce à ces roches retracer le trajet des gabbros d’une CO.

Vous pouvez regarder cette animation

Voir la présentation du cours :

La subduction peut aussi affecter de la croûte continentale : la CC de la plaque européenne dans les alpes a été amené en profondeur avant d’être remontée en surface. On remarque la présence de minéraux typiques comme la carpholite (p.168-171)

3) Les traces d’une collision

TP3 III

Remontée de roches marquées par un rétrométamorphisme. Cette remontée est permise par des chevauchements ramenant en surface des roches ayant connu un épisode de subduction (gabbros > métagabbros ; diverses roches continentales métamorphisées : carpholite p.168 et 171)

retrometa

L’échantillon ci-contre montre des grenats avec des auréoles de hornblende montant ainsi que la mise en place de la hornblende est posterieure à la formation des grenat.

Cela montre donc que la roche, après être passée dans le domaine des éclogites, est remontée en surface lentement en passant dans le domaine des schistes vert.

Ces remontées de roches sont permises par des mécanismes vus dans la partie précédente (failles inverses, chevauchements…) qui sont les marqueurs d’une collision et entraînent l’épaississement de la CC (notion de racine crustale du chapitre précédent).

Voir p.171 et 174

4) Le moteur de la subduction

La densité totale de la LO résulte de la moyenne de la CO et du manteau lithosphérique (ML). Si la part de CO (peu dense par rapport à l’asthénosphère) est importante, il en résulte que la densité moyenne de la LO sera relativement faible. Par contre, avec le refroidissement de la LO lié à l’éloignement de la dorsale, l’isotherme 1300°C s’abaisse et la part de ML devient plus importante. Sachant que le ML est plus dense que le MA, la faible proportion de CO ne fait plus l’effet d’un « flotteur ». La densité moyenne de la lithosphère devient plus grande que celle de l’asthénosphère : elle peut donc s’enfoncer dans celle-ci.

Avec l’augmentation de pression liée à la subduction, les nouveaux minéraux mis en place dans les gabbros sont d’une densité plus élevée que les minéraux d’un gabbro océanique. De ce fait, la CO plongeante devient plus dense et cela entretient la subduction en « tractant » la LO vers le bas.