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Les ph�nom�nes g�ologiques accompagnant la formation des chaines de montagnes r�centes

et leurs relation avec la tectonique des plaques

- Rappel (structure interne de la terre et d�formations tectoniques)

- Les chaines de montagnes r�centes et leurs relation avec la tectoniques des plaques

- Le m�tamorphisme et sa relation avec la tectonique des plaques

- La granitisation et sa relation avec le m�tamorphisme

Rappel

1 / la structure interne du globe terrestre:
Document 1: Coupe sch�matique illustrant la structure interne du globe terrestre:

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/IMG/gif/structur_intern.gif

1 - D�gagez du document 1 les diff�rentes composantes de la structure interne de la terre.

1 -La structure interne de la Terre est r�partie en plusieurs enveloppes successives, dont les principales sont la cro�te terrestre, le manteau et le noyau.

- la cro�te terrestre: c'est la partie superficielle et solide de la terre. On reconna�t deux types de cro�te terrestre:

- la cro�te oc�anique: se situe sous les oc�ans, avec une �paisseur moyenne de 7 km. Elle est form�e de roches basaltiques de densit� 3,2

- la cro�te continentale: se situe au niveau des continents, elle est plus �paisse avec une �paisseur moyenne de 30 km. Elle est essentiellement de nature granitique et de densit� 2,7 � 3.

- Le manteau: C�est l�enveloppe la plus importante du globe terrestre, il est situ� sous la cro�te terrestre, � une profondeur comprise entre 10 et 2900 kilom�tres environ. Il est s�par� de la cro�te par la discontinuit� du Moho (Mohorovicic) et il est divis� en manteau sup�rieur et manteau inferieur. La partie sup�rieur du manteau sup�rieur est rigide et forme avec la cro�te terrestre la lithosph�re. Alors que la partie inferieur du manteau sup�rieur est plastique, appel�e l'asth�nosph�re.

- Le noyau: il est divise en:

- Noyau externe liquide qui est s�par� du manteau par la discontinuit� de Gutenberg.

- Noyau interne solide qui est s�par� du noyau externe par la discontinuit� de Lehmann.

2 / Les plaques terrestre:

Document 1: Une carte montrant les plus grandes plaques terrestre

http://pubs.usgs.gov/gip/dynamic/slabs.html

Document 2: Une animation illustrant les plaques tectoniques et les ph�nom�nes g�ologiques, Voir le lien

Document 3: Une coupe sch�matique montrant des plaque tectoniques

https://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Sch%C3%A9ma_plaques_tectoniques.png

1 - En exploitant les documents 1,2 et 3, d�finissez la plaque tectonique.

2 - A partir du document 3, identifiez les fronti�res des plaques.

1 - La plaque tectonique est un fragment stable de la lithosph�re rigide limit�e par des zones actives marqu�es par une activit� volcanique et sismique importante.

Les plaques tectoniques reposent sur l'asth�nosph�re solide visco-�lastique. La fluidit� relative de l'asth�nosph�re permet aux plaques tectoniques de faire des mouvements dans diff�rentes directions.

2 - Les mouvements tectoniques entre les diff�rentes plaques d�finissent trois types de fronti�res entre elles qui sont:

- Les fronti�res divergentes: Les plaques s��loignent les unes des autres et il y a une production de nouvelle cro�te oc�anique, comme au niveau des dorsales oc�aniques.

- Les fronti�res convergentes: Lorsqu�il y a convergence entre 2 plaques comme dans les zones de subduction.

- Les fronti�res transformantes: Deux plaques glissent lat�ralement l�une contre l�autre le long d'une faille.

3 / La production de la lithosph�re oc�anique:

Il y a gen�se d�une nouvelle lithosph�re oc�anique � l�axe de la dorsale, permettant l�expansion oc�anique.( voir le lien)

Les magmas produits au niveau des dorsales sont issus de la fusion partielle des p�ridotites asth�nosph�riques.

La partie mantellique de la lithosph�re oc�anique se constitue � partir des r�sidus solides de p�ridotites r�fractaires � la fusion, alors que le refroidissement des magmas qui sont produits sous l�axe de la dorsale conduit � des roches magmatiques de texture diff�rente qui forment la cro�te oc�anique ( de haut en bas: basaltes en coussins, complexe filonien et gabbros).

4 / Les d�formations tectoniques:

Les d�formations de la cro�te terrestre t�moins des contraintes qui s'exercent � la surface du globe. On peut d�finir simplement la contrainte comme �tant une force appliqu�e � une certaine unit� de volume. Tout solide poss�de une force qui lui est propre pour r�sister � la contrainte. Lorsque la contrainte d�passe la r�sistance du mat�riel, l'objet est d�form� et il s'ensuit un changement dans la forme et/ou le volume.

On reconna�t trois principaux types de d�formations qui affectent la cro�te terrestre: �lastique, plastique et cassante. Le sch�ma qui suit montre la relation g�n�rale entre contrainte et d�formation.

http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s1/deform.html

- La d�formation �lastique: quand la contrainte est rel�ch�e, le mat�riau reprend sa forme et son volume initial.

- La d�formation plastique: si la contrainte d�passe la limite d'�lasticit�, le mat�riau est d�form� de fa�on permanente.

- La d�formation cassante: avec l'augmentation de la contrainte, le mat�riau atteint son point de rupture, et il casse.

Voir le lien

Les param�tres importants qui doivent �tre consid�r�s lorsqu'on applique les concepts de contrainte-d�formation aux mat�riaux de la cro�te terrestre sont:

- La temp�rature et la pression: elles augmentent avec la profondeur dans la cro�te terrestre et modifient le comportement des mat�riaux.

- Le temps: c'est un facteur tr�s important lorsqu'on discute de d�formation. Si on �tire brusquement (temps court) un cylindre de p�te � modeler, il casse; si on y va plut�t lentement (temps long), il se d�forme de fa�on plastique. En ce qui concerne la d�formation des roches, le facteur temps, qui se mesure ici en millions d'ann�es, se doit d'�tre consid�r�. Il est difficile d'imaginer qu'on puisse plier des couches de roches dures, ... � moins qu'on y mette le temps g�ologique.

- La composition de la roche: certaines roches sont cassantes de nature (comme les calcaires, les gr�s, les granites), d'autres plut�t plastiques (comme les roches argileuses).

On distingue deux principaux types de d�formations:

- Les plis (d�formations souples)

- Les failles (d�formations cassantes)

a/ Les plis:

- D�finition:

Se sont des d�formations ductiles des roches sous l'effet de contraintes de compression. on utilise les termes d'anticlinal quand le pli se ferme vers le haut et de synclinal lorsqu'il se ferme vers le bas.

voir l'animation sur lien

- Les �l�ments des plis:

Un pli se d�fini par divers �l�ments comme :

La charni�re, r�gion o� la courbure est maximale ;

L�axe, ligne passant par le milieu de la charni�re. Dans le cas d�un pli dans une s�rie s�dimentaire, les charni�res de chaque couche d�finissent un axe du pli sur une coupe. En volume, ces axes d�finissent un plan axial du pli.

Les flancs situ�s de part et d�autre de la charni�re sont les r�gions o� la courbure est minimale.

Le sch�ma qui suit montre les �l�ments de pli:

- Les diff�rents types de plis :

Les crit�res utilis�s pour classer les plis sont nombreux parmi lesquels: l�inclinaison des flancs et la position de son plan axial...

La figure qui suit montre quelques types de plis:

1 - Pli droit: surface axiale verticale.

2 - Pli d�jet�: surface axiale inclin�e dans le sens de la pouss�e orog�nique, et pendage des flancs en sens oppos�

3 - Pli d�vers�: surface axiale inclin�e et pendages des flancs, tous trois dans le m�me sens.

4 - Pli couch�: surface axiale se rapprochant de l�horizontal

b/ Les failles:

- D�finition:

Se sont des sont des cassures des roches accompagn�es d�un d�placement relatif des deux compartiments sous l'effet de contraintes.

- Les �l�ments des failles:

1- Compartiment inferieur (mur)

2- Compartiment sup�rieur (toit)

3- Miroir de la faille

4- Plan de faille

5- Rejet de la faille

- Les diff�rents types de failles:

Les failles sont class�es selon le pendage du plan de faille et la nature du d�placement relatif des deux compartiments. On distingue trois principaux types de failles:

la faille normale: due � une extension; elle t�moigne d�un amincissement de la zone �tudi�e

la faille inverse: due � une compression ; elle t�moigne d�un raccourcissement de la zone �tudi�e

la faille de d�crochement: r�sultat d'un coulissement dans le plan horizontal d'un compartiment par rapport � l'autre

voir l'animation sur lien1 - lien2

- Les associations de failles:

Les failles normales peuvent s'assembler pour former des compartiments de plus en plus abaiss�s en allant vers le milieu de la structure appel� un graben, ou de plus en plus abaiss�s en s��loignent du milieu de la structure appel� un horst.

c/ Autres types de d�formations:

- La pli-faille:

C'est un pli associ� � une faille compressive. La rupture du flanc r�sulte d'un �tirement li� � la formation du pli dans une ambiance de cisaillement horizontal.

Extrait de geol-alp, www.geol-alp.com par Maurice GIDON

Photographie d'un pli-faille � grande �chelle

Droits r�serv�s - � 2006 Pierre Thomas http://planet-terre.ens-lyon.fr

- Le chevauchement:

Un pli-faille inclin� peut conduire, si la compression continue, � un chevauchement qui correspond au recouvrement d'un ensemble de terrains par un autre qui a �t� d�plac�.

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/spip.php?article1474

Photographie d'un chevauchement d�cam�trique

Droits r�serv�s - � 2006 Pierre Thomas http://planet-terre.ens-lyon.fr

- Les nappes de charriage:

Elles r�sultent du d�placement, sur de grandes distances (de l'ordre de plusieurs kilom�tres au moins), de tranches de roches, qui viennent ainsi s'empiler sur les roches non d�plac�es, qualifi�es d'autochtone.

Sitographie: 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8