CHAPITRE 1 : Les particularités du domaine continental
TP1 – Composition et structure du domaine continental
I- Etude de la structure du domaine continental
A- Les roches de la croûte continentale (CC)
On étudie les roches de la croûte continentale à l’affleurement (= à la surface)
La croûte continentale est formée principalement de granites et granodiorites.
Le granite est une roche plutonique (= issue du refroidissement d’un magma en profondeur) donc grenue.
Le granite est composé de minéraux de : quartz, feldspaths (plagioclases et orthose)et micas (biotite et muscovite).
Photographie d’un granite :
Le granite a une densité moyenne de 2,7.
La densité de la lithosphère continentale est donc inférieure à celle de la lithosphère océanique, qui est composée de gabbros et basaltes de densité 2,9
Rappel : La densité d’une roche dépend principalement des minéraux qui la compose
B- Détermination de l’épaisseur de la CC
B.1 – L’étude des ondes sismiques lorsd’un séisme
Pour étudier la profondeur du MOHO, on étudie la vitesse des ondes sismiques.
Les ondes sismiques accélèrent lorsqu’elles passent dans le manteau lithosphérique (donc au niveau du MOHO).
On observe cette accélération des ondes à environ 10km sous les océans et entre 30 et 70 km sous les continents.
Enregistrements de la vitesse des ondes sismiques dans la lithosphère continentale (à gauche) et la lithosphère océanique (à droite)
B.2 – La sismique réflexion
Pour étudier la profondeur du Moho, on peut aussi étudier les ondes sismiques réfléchies. Lors d’un séisme, les ondes P se réfléchissent sur le MOHO (on les appelle alors ondes PMP) et arrivent donc avec retard aux stations d’enregistrement.
On peut alors calculer la profondeur du MOHO en appliquant le théorème de Pythagore.
On trouve, en domaine continental, un MOHO entre 30 et 70 km.
B.3 – Les résultats obtenus
Altitude et profondeur du Moho le long d’une coupe des Alpes
La croûte continentale est plus épaisse que la croûte océanique.
Le MOHO, en domaine continental, se situe vers 30 km de profondeur mais peut être beaucoup plus profond, notamment en dessous des chaines de montagnes où il descend parfois jusqu’à 70 km.
Cette épaisseur de croûte continentale supplémentaire sous les chaines de montagne est appelée racine crustale.
BILAN : Schéma comparatif de la CC et la CO
II- L‘âge du domaine continental
Afin de déterminer l’âge des roches, on utilise la radiochronologie : cf. Fiche méthode de datation par radiochronologie
Pour les granites de la CC, on obtient des âges allant jusqu’à 4 Ga.
On rappelle que les gabbros et basaltes de la CO n’excèdent jamais 200 Ma.
La CC est donc plus vieille que la CO
III- L’épaississement de la croute continentale
Comment expliquer l’épaisseur importante de la CC comparativement à la CO ?
A- L’équilibre isostatique : une première explication de l’épaisseur de la CC
A.1 – Principe de l’isostasie
Le principe de l’isostasie pose que lorsqu’un bloc solide est en équilibre dans un fluide, on peut définir une profondeur (appelée surface de compensation) au-dessus de laquelle le poids de toute colonne de roche doit être égal.
La lithosphère étant à l’équilibre isostatique au-dessus de l’asthénosphère, on peut considérer une surface de compensation dans l’asthénosphère, au-dessus de laquelle toutes les colonnes ont le même poids.
Le modèle d’Airy explique la compensation par une variation de la hauteur d’une colonne de densité fixe : Il s’applique surtout en domaine continental.
Le modèle de Pratt explique la compensation par une variation de la densité d’une colonne proportionnelle à sa hauteur : Il s’applique surtout en domaine océanique.
A.2 – L’isostasie explique en partie la différence d’épaisseur des CC et CO
Les différences de composition des roches de la CC et la CO entraînent des différences de densité, donc des différences de flottaison sur l’asthénosphère: c’est ce qui explique en partie les différences d’altitude par compensation isostatique :
La CO est formée de basaltes et gabbros de densité 2,9.
La CC est formée de granite est granodiorites de densité 2,7.
Pour être à l’équilibre isostatique sur l’asténosphère, il faut donc une épaisseur plus importante de CC peu dense que de CO dense.
A.3 – L’isostasie explique l’existence de racines crustales
En domaine continental l’excès de masse en surface du à la chaine de montagne est compensé par un défaut de masse (asthénosphérique) en profondeur.
Le Moho est donc plus profond, ce qui crée une racine crustale
B- L’épaisseur de la CC provient d’une compression des roches.
TP 3 – Les indices de la convergence : marqueurs de compression
Le rapprochement des plaques lithosphériques entraîne des contraintes (= forces) convergentes sur les roches. Ces contraintes convergentes compressent les roches, entrainant un raccourcissement et un épaississement de la CC
Ainsi, les témoins (=indices) de l’épaississement de la CC sont des indices de la convergence des plaques lithosphériques
B.1 – Les indices tectoniques de l’épaississement de la CC à l’échelle des paysages
La compression des roches due à la convergence déforme les paysages : On dit que les déformation sont des indices tectoniques de la convergence.
On peut noter comme indices tectoniques :
– Des failles inverses : Cassure due à une compression
– Des plis : Déformation due à une compression
– Des nappes de charriage : Déplacement latéral d’une nappe de roche sur une autre
– Des chevauchements : Déplacement d’une couche de roche qui se superpose à une autre
Toutes ces déformations expliquent le raccourcissement et l’épaississement de la croûte continentale.
B.2- Les indices de l’épaississement de la CC à l’échelle de la roche
A l’échelle des roches , on trouve également des déformations qui sont des indices tectoniques de la convergence.
Par exemple, dans les gneiss et les schistes alpins on trouve :
– Une schistosité : débit de la roche en feuillets perpendiculaires à la compression maximale.
– Une foliation : orientation des minéraux d’une roche perpendiculairement à la compression maximale.
– Des plis
B.3- Les indices pétrographiques de l’épaississement de la CC
On appelle indices pétrographiques les indices obtenus en observant la composition minéralogique des roches.
Dans un contexte de convergence, l’épaississement et la compression de la croûte continentale entraînent une augmentation de pression et de température des roches. Ces augmentations de pression et de température peuvent avoir 2 conséquences sur les minéraux des roches :
- Une transformation chimique des minéraux sans fusion : On parle alors de métamorphisme. De nouveaux minéraux sont formés : Par exemple, le quartz se transforme en coésite lorsqu’il est soumis à une très forte pression.
- Lorsque la pression générée par la collision est extrêmement forte, les granites de la CC peuvent entrer en fusion partielle : ce processus est appelé anatexie. Cela forme des roches appelées migmatites et reconnaissables par une alternance de lits de minéraux clairs et de lits de minéraux noirs.
Photographie de migmatite : Source Wikipédia
