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TH 2 La dynamique interne de la Terre
CH2 La dynamique de la lithosphère
I / La caractérisation de la mobilité horizontale
Activité : Indices de la mobilité des plaques ; Tectoglob 3D
Ch2 I mobilité horizontale 2024.pdfTableau indices mobilité 2024.pdfLa lithosphère terrestre est découpée en plaques animées de mouvements.
Le mouvement des plaques, dans le passé et actuellement, peut être quantifié par différentes méthodes géologiques : études des anomalies magnétiques, mesures géodésiques, détermination de l’âge des roches par rapport à la dorsale, alignements volcaniques liés aux points chauds.
La distinction de l’ensemble des indices géologiques et les mesures actuelles permettent d’identifier des zones de divergence et des zones de convergence aux caractéristiques géologiques différentes (marqueurs sismologiques, thermiques, pétrologique).
Capacités :
- Identifier en utilisant des données sismiques les plaques lithosphériques.
- Analyser des bases de données de vitesse de déplacement (mesure laser, mesures GPS).
- Analyser et mettre en relation le flux géothermique surfacique et le contexte géodynamique à partir de cartes des flux géothermiques surfaciques.
- Étudier des données magnétiques ou sédimentaires permettant d’établir la divergence de part et d’autre de la dorsale.
- Étude de données sur les dorsales (bathymétrie, forages, etc.)
II / La dynamique des zones de divergence
Activité : Etude de documents
Ch2 II divergence.pdf
Métamorphisme.pdfPrincipe du métamorphisme des roches
La divergence des plaques de part et d’autre des dorsales permet la mise en place d’une nouvelle lithosphère.
Celle-ci se met en place par apport de magmas mantelliques à l’origine d’une nouvelle croûte océanique. Ce magmatisme à l’aplomb des dorsales s’explique par la décompression du manteau.
Dans certaines dorsales (dorsales lentes) l’activité magmatique est plus réduite et la divergence met directement à l’affleurement des zones du manteau.
La nouvelle lithosphère formée se refroidit en s’éloignant de l’axe et s’épaissit. Cet épaississement induit une augmentation progressive de la densité de la lithosphère.
La croûte océanique et les niveaux superficiels du manteau sont le siège d’une circulation d’eau qui modifie les minéraux.
- Études de l’affleurement à la roche des basaltes/gabbros/péridotites et leurs équivalents hydratés (serpentinite, gabbros à hornblende, etc.).
- Calcul de la densité moyenne de l’ensemble croûte – manteau lithosphérique en fonction de son épaisseur, puis de son âge en utilisant une loi empirique reliant épaisseur et âge.
III/ La dynamique des zones de convergence
1) La subduction
Activité : Tectoglob3D, Etude de documents
Piton andésitique - Soufrière - Guadeloupe
La Soufrière de Guadeloupe en 1976
Eruption de la Soufrière de Montserrat en 1995
Panache - Semeru - Indonésie - 2006
Soufrière de St Vincent - 2021
Pour reconnaître quelques minéraux des roches métamorphiques (métagabbros...) : le site Initiation à la pétrographie
La lithosphère océanique plonge en profondeur au niveau d’une zone de subduction.
Les zones de subduction sont le siège d’un magmatisme sur la plaque chevauchante. Le volcanisme est de type explosif : les roches mises en place montrent une diversité pétrologique mais leur minéralogie atteste toujours de magmas riches en eau.
Ces magmas sont issus de la fusion partielle du coin de manteau situé sous la plaque chevauchante ; ils peuvent s'exprimer en surface ou peuvent cristalliser en profondeur, sous forme de massifs plutoniques. Ils peuvent subir des modifications lors de leur ascension, ce qui explique la diversité des roches. La fusion partielle des péridotites est favorisée par l’hydratation du coin de manteau. Les fluides hydratant le coin de manteau sont apportés par des transformations minéralogiques affectant le panneau en subduction, dont une partie a été hydratée au niveau des zones de dorsales.
La mobilité des plaques lithosphériques résulte de phénomènes de convection impliquant les plaques elles-mêmes et l’ensemble du manteau. L’augmentation de la densité de la lithosphère constitue un facteur important contrôlant la subduction et, par suite, les mouvements descendants de la convection. Ceux-ci participent à leur tour à la mise en place des mouvements ascendants.
- Analyser les résultats de différentes méthodes pour identifier le plan de Wadati-Benioff.
- Relier la minéralogie des roches (présence de minéraux hydroxylés) mises en place (andésite, rhyolite, granites) et l'état d'hydratation du magma.
- Utiliser le diagramme de phases des péridotites pour montrer les effets de l’hydratation.
- Comparer la minéralogie d'échantillons illustrant la déshydratation de la lithosphère (schiste bleu ; éclogite).
- Discuter les relations entre vitesse d’accrétion et pourcentage de subduction aux frontières de plaques.
- En considérant la densité moyenne de la lithosphère et celle de l’asthénosphère, déterminer l’épaisseur et l’âge de la lithosphère qui induiraient un déséquilibre gravitaire. Confronter les valeurs aux situations réellement observées.
2) La collision
Activité : Etude documents
Exemple d'interprétation d'un profil ECORS
Exemple d'interprétation d'un paysage alpin
L’affrontement de lithosphère de même densité conduit à un épaississement crustal.
L’épaisseur de la croûte résulte d’un raccourcissement et d’un empilement des matériaux lithosphériques.
Raccourcissement et empilement sont attestés par un ensemble de structures tectoniques déformant les roches (plis, failles, chevauchements, nappes de charriage)
- Recenser, extraire et organiser des données de terrain entre autres lors d'une sortie.
- Observer les profils ECORS (Étude de la Croûte Continentale et Océanique par Réflexion Sismique).
- Repérer à différentes échelles, des indices simples de modifications tectoniques, du raccourcissement et de l'empilement (par exemple avec des données sur la chaîne himalayenne)
Accrétion océanique, subduction, collision : formation des Alpes
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