Cours Stage - La convergence lithosphérique

Exercice - La formation d’une chaîne de montagne

L'énoncé

Les Alpes constituent une chaîne de montagne, relief positif né d’une collision. Mais certains marqueurs révèlent que la collision est l’étape finale d’une convergence lithosphérique.

Tu rappelleras les différentes étapes qui aboutissent à une chaîne de montagne. Pour chaque étape, tu détailleras des marqueurs illustrant ces étapes retrouvés dans les Alpes (ou tout autre chaîne de collision de ton choix).

Une introduction, une conclusion ainsi qu’un développement structuré sont attendus. Aucun schéma n’est exigé.


Question 1

Quels sont les mots-clés du sujet qui vont te permettre de délimiter ta restitution ?

« différentes étapes » est à surligner, ainsi que « marqueurs ». Éventuellement, tu peux surligner « collision » et « étape finale », ce qui sous-entend que les marqueurs de la collision seront détaillés dans la dernière partie de ton développement.

La phrase écrite en gras t’incite à repérer les limites du sujet, et parfois te propose un plan.

Question 2

Pourquoi le libellé précise-t-il que les Alpes sont une chaîne de collision ?

Les Alpes comme l'Himalaya sont des chaînes de collision, nées de la convergence de deux lithosphères continentales. La Cordillère des Andes, le Japon sont des chaînes de subduction, nées de la convergence de deux lithosphères dont au moins une des deux est de nature océanique.

Pense à la Cordillère des Andes par exemple, il s’agit d’une chaîne de subduction et non de collision.

Question 3

Combien d'étapes différentes dénombres-tu pour aboutir à une chaîne de montagne de collision ?

On peut dénombrer 4 étapes dans la création d'une chaîne de montagne :
- Étape 1 : rifting intra-continental, c'est-à-dire divergence au cœœur d'une lithosphère continentale.
- Étape 2 : océanisation, c'est-à-dire création d'une lithosphère océanique, toujours liée à un mouvement de divergence.
- Étape 3 : subduction, avec plongement d'une lithosphère océanique dense dans l'asthénosphère sous-jacente. Cette subduction, par entraînement, peut induire une subduction d'une partie de la lithosphère continentale bien que peu dense.
- Étape 4 : collision, convergence de deux lithosphères continentales.

La collision étant une convergence de deux lithosphères continentales, avec empilements de pans de lithosphère, cette situation très instable, ne peut qu’être entraînée par une subduction faisant intervenir une lithosphère océanique dense s’enfonçant facilement dans le manteau. Or qui dit lithosphère océanique, dit forcément création de cette lithosphère…


La lithosphère océanique naît au niveau des dorsales.


Avant la création d’une dorsale, a lieu une divergence au sein de la lithosphère continentale (cf. marge passive).

Question 4

Quels sont les marqueurs d'une ancienne marge passive précédant la collision ?

Les blocs basculés, blocs de granitoïdes (= roches de la croûte continentale) basculent le long de failles normales lors de l'étirement affectant la lithosphère continentale.

Le qualificatif passif signifie qu’il s’agit d’une limite continent-océan non marquée par une activité sismique ou volcanique.

Question 5

Quels sont les marqueurs d'une ancienne océanisation dans les Alpes ?

Les marqueurs d'un ancien océan dans les Alpes sont :
- La présence de sutures ophiolitiques, une ophiolite étant un morceau de lithosphère océanique sur la lithosphère continentale (donc isostatiquement peu stable).
- La présence de roches métamorphiques aux minéraux stables dans des domaines BP-BT, en auréole autour de minéraux reliques. Exemples : la Hornblende, la Chlorite et l'Actinote. Ces minéraux sont nés d'un refroidissement et d'une hydratation de la roche initiale (gabbro, basalte). La serpentine, minéral né de l'hydratation de la péridotite, qui devient alors une serpentinite.
- Des roches sédimentaires telles que les Radiolarites.
- Des fossiles d'Ammonites, de rostres de Bélemnites.

Océanisation signifie, création de lithosphère océanique, constituée de la profondeur vers la surface de péridotites, de gabbros, de filons de basaltes, et de basaltes en coussins.


Tu as peut-être eu la chance d’aller te promener au Chenaillet, près de Briançon. Tu as alors piétiné des roches verdâtres, appelées serpentinites ! Mais sans venin, rassure-toi !


Qui dit océanisation, dit océan et donc eau… Or l’eau peut intervenir dans des réactions métamorphiques, elle peut expliquer la forme de roches volcaniques refroidissant brutalement, et l’eau enfin permet la formation de roches sédimentaires.


Dans un océan, il y a entre autres des animaux et des végétaux. Tu connais peut-être les Ammonites du Jurassique…

Question 6

Quels sont les marqueurs d'une ancienne subduction dans les Alpes ?

La présence de roches métamorphiques aux minéraux stables dans des domaines de Haute Pression, voire de Ultra Haute Pression, sont des vestiges d'une ancienne subduction. Par exemple, le minéral glaucophane marque une pression moyenne et une faible température, mais donc un enfouissement de la roche dans laquelle on le trouve. La jadéite et le grenat (en fait, le grenat n'est pas vraiment un minéral discriminant de Haute Pression) marquent une pression forte, la coésite marque une très Haute Pression et donc un enfouissement très important.

La subduction est le plongement d’une plaque lithosphérique dans l’asthénosphère. Les roches enfouies voient alors leur pression augmenter plus vite que leur température. Cela entraîne des réactions métamorphiques.

Question 7

Quels sont les marqueurs d'une collision ?

Les marqueurs d'une collision sont :
- les déformations tectoniques dues aux forces compressives, donc failles inverses, plis, nappes de charriage,
- le relief positif dû à un épaississement (et donc à un raccourcissement),
- des roches métamorphiques avec un gradient de déformation dans le sens schistes $\rightarrow$ gneiss $\rightarrow$ migmatite (= trace de fusion partielle).

Une collision induit un épaississement crustal. Alors cherche des marqueurs d’un épaississement.


Pense aussi qu’une collision, naît d’un mouvement de convergence et avec lui, des transformations des roches à l’état solide, donc du métamorphisme…

Question 8

Quels schémas dois-tu proposer pour cette restitution ?

Aucun schéma n'est attendu ! Étant donné la multitude de notions à développer, il semble très ambitieux en plus de demander des schémas, l'épreuve durant 1h30….

Lis bien le libellé…

Question 9

Question de synthèse : Tu rappelleras les différentes étapes qui aboutissent à une chaîne de montagne. Pour chaque étape, tu détailleras des marqueurs illustrant ces étapes retrouvés dans les Alpes (ou tout autre chaîne de collision de ton choix).

Introduction :
- Accroche possible sur le Mont Blanc (4807 m) = relief positif.
- Mots clés à éventuellement définir en introduction : collision = convergence de deux plaques lithosphériques continentales.
- Comment expliquer un tel relief positif ? Quelles étapes aboutissent à la convergence de deux lithosphères continentales ?
- Annonce du plan.

I. Les marqueurs d'une ancienne océanisation de -165 à -120 Ma

A. Les marqueurs paléontologiques
- Ammonites datées du Jurassique
- Rostres de Bélemnites

B. Les marqueurs « magmatiques » : l'ophiolite
- Définition d'une ophiolite
- Basaltes en coussin : structure en coussin = preuve dun refroidissement brutal sous l'eau et donc d'un océan
- Exemples de roches métamorphiques avec minéraux stables dans domaines BT-BP : hornblende, chlorite, actinote. Minéraux néoformés en auréole autour des pyroxènes en relique. Métagabbros du Chenaillet.

II. Les marqueurs tectoniques d'un ancien rifting intracontinental
Blocs basculés le long des failles normales d'une ancienne marge passive (exemples dans les Alpes : bloc de La Mure, de Taillefer).

III. Les marqueurs pétrographiques d'une ancienne subduction
- Métagabbro à auréole de glaucophane (dans le Queyras) : métamorphisme Moyenne Pression Basse Température
- Métagabbro à jadéite et grenat (dans le Mont Viso) : métamorphisme Haute Pression - Moyenne Température
- « Métagranite » à coésite (dans le Massif de Dora Maira) : métamorphisme Ultra Haute Pression Haute Température

IV. Les marqueurs d'une actuelle collision, et donc d'un épaississement crustal

A. Les déformations tectoniques
Plis, failles inverses, nappes de charriage

B. Les marqueurs pétrographiques
- Roches métamorphiques : foliations des schistes, gneiss
- Une possible fusion partielle : migmatite

Conclusion :
- Bilan sur les étapes.
- Ouverture : évolution de la chaîne, avec érosion, rebond isostatique, effondrement gravitaire et donc possible recyclage.

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