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BOOST SVT - LES CYCLES OROGÉNIQUES SUCCESSIFS

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Reconstituer le passé mouvementé de la Terre : les cycles orogéniques successifs

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I. Géologie et reliefs mondiaux actuels

 

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Cette carte présente la géologie : les terrains qui se trouvent à l’affleurement (observables directement sur les terrains) sur Terre actuellement. On y voit a à la fois la nature des terrains (nature des roches qui les constituent en surface) et leurs âges. On peut voir comment s’organisent les différentes roches que l’on trouve à l’affleurement sur Terre.

 

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Cette carte présente la répartition des reliefs mondiaux. Les reliefs sont variés et un type de relief n’est pas associé à une zone particulière de la Terre.

On s'intéresse ici aux reliefs continentaux élevés. On les appelle des orogènes ou plus simplement des chaînes de montagnes. Un orogène est un massif montagneux actuel, qui résulte d’un mécanisme d’orogenèse, c’est-à-dire de mise en place d’une chaîne de montagnes : cela peut se faire par différents mécanismes tectoniques (par exemple, la collision de deux plaques lithosphériques continentales qui donne naissance à une augmentation de l’épaisseur de la lithosphère, de la croûte en particulier, et donc à la mise en place de reliefs). Ces orogènes se trouvent par exemple à l’ouest de l’Amérique du Nord : les Rocheuses. Il y en a au Moyen-Orient et en Asie avec les reliefs les plus hauts au niveau de l’Himalaya. Il y en a aussi de façon plus restreinte en terme de surface en Europe avec la chaîne des Alpes.

 

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Cette carte fait la synthèse des deux cartes précédentes. On retrouve les orogènes actuels mais aussi des zones qu’on appelle des cratons. Ce sont des zones anciennes de lithosphère continentale constituées de boucliers et de plates-formes. Dans les boucliers, il y a affleurement de roches de nature magmatique ou métamorphique (des granits ou des des granitoïdes). Les plates-formes sont des zones constituées de roches sédimentaires.

 

II. Âges divers de la lithosphère continentale

 

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Cette carte présente la répartition de l’âge des lithosphères continentales. L’âge peut énormément varier : les plus vieilles roches de la lithosphère continentale se trouvent au du Canada (gneiss d’Acasta).

Les roches continentales ont plus de 4 milliards d’années. Pour rappel la Terre a 4,5 milliards d’années : certaines roches continentales ont donc pratiquement son âge. On en trouve aussi des plus récentes qui ont seulement quelques centaines de millions d’années. On trouve les roches les plus anciennes au niveau des cratons, souvent d’âge supérieur à 2,5 milliards d’années. On trouve des roches beaucoup plus récentes au niveau des orogènes.

Les orogènes visibles actuellement (montagnes de reliefs élevés) ont des âges inférieurs à 200 millions d’années. Néanmoins, il existe aussi des orogènes anciens qu’on appelle des chaînes de montagnes anciennes, dont l’âge est supérieur à 200 millions d’années : par exemple en France, le Massif central ou le Massif armoricain. Ces chaînes de montagnes anciennes présentent des reliefs bien plus bas et des surfaces beaucoup plus émoussées, plus arrondies, par rapport aux orogènes récents.

 

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Voici un graphique de la croissance du domaine continental au cours du temps. À un moment, on dépasse 100 % car il y a eu une époque où le total de la surface des continents pouvait être supérieur à ce qu’on observe aujourd’hui.

Il existe plusieurs théories concernant la mise en place de la croûte et de la lithosphère continentale, dont deux sont représentés ici. Dans tous les cas (hypothèse 1 ou 2), il y a une forte croissance du domaine continental, relativement ancienne, à l'époque de l’Archéen. À partir de 2,5 milliards d’années, la croissance du domaine continental se limite. Cela signifie que l’essentiel de la croûte continentale, et donc de la lithosphère continentale, s’est formé il y a plus de 2,5 milliards d’années et qu’il s’en forme peu depuis. Cela explique que l’on trouve des roches très anciennes au niveau des cratons. Depuis cette période de formation intense, c’est un recyclage de la croûte continentale qui s’observe.

 

III. La dynamique des plaques lithosphériques

 

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Cette carte présente la répartition des plaques lithosphériques : elles ne sont pas toutes de même nature (certaines sont continentales, d’autres océaniques, d’autres mixtes) et elles ne sont pas toutes de même surface.

Ces plaques entretiennent des mouvements relatifs les unes par rapport aux autres et, à leur surface, il y a une dynamique qui s’accompagne d’une activité géologique (volcanique et sismique). Cette dynamique des plaques lithosphériques existe depuis leur formation et ces mouvements relatifs génèrent en quelque sorte les cycles orogéniques. Un cycle orogénique est lié à la formation puis à la disparition d’un orogène, c’est-à-dire d’une chaîne de montagnes.

Depuis le XVIIIe siècle, on a observé et compris l’érosion d’une chaîne de montagnes qui amène les reliefs à disparaître petit à petit et la notion de cycle orogénique qui fait référence à la formation des chaînes de montagnes puis à leur disparition.

Un cycle orogénique peut se définir en trois phases :

- une phase de sédimentation où des roches sédimentaires vont se former,

- une phase d’orogenèse où, par différents mécanismes, il y aura par exemple des plissements et une augmentation de l’épaisseur et donc du relief,

- enfin, qui dit mise en place d’un orogène (à cause du climat, du vent, de la pluie et d’événements externes), dit forcément pénéplanation. La pénéplanation correspond à l’érosion progressive des massifs montagneux.

 

Conclusion

 

L’observation sur Terre de ces plaques lithosphériques et de leurs mouvements, mais aussi l’observation d’orogènes récents et de restes d’orogènes anciens a donc permis petit à petit de reconstituer le passé de la Terre et de comprendre que des cycles orogéniques successifs se sont enchaînés à la surface de la Terre avec formation d’orogènes puis disparition de ces orogènes. Cependant la formation de ces orogènes, donc de ces chaînes de montagnes, est en réalité liée à des cycles plus globaux de mouvements des plaques qu’on appelle les cycles de Wilson.