Sciences de la Vie et de la Terre - I

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Plan

II.

Schéma - bilan

Synthèse

Suite à la subduction d’une lithosphère océanique, un océan se ferme. Des blocs continentaux portés par les deux plaques se retrouvent alors en contact. Les lithosphères continentales étant peu denses, elles ne peuvent entrer en subduction. La poursuite du mouvement de convergence conduit alors à la collision continentale et à la formation d'une chaîne de montagne aussi appelée orogène.

Comment l’affrontement de 2 lithosphères continentales (LC) peut-il conduire à la formation d’une chaîne de montagne ? Quels sont les marqueurs tectoniques, pétrologiques et sismologiques de la collision continentale ?

I. Les structures tectoniques à l'origine du raccourcissement et de l'épaississement crustal

L' affrontement de deux lithosphères continentale en convergence les conduit à subir de très fortes contraintes compressives. En réponse à ces contraintes, les roches des deux lithosphères se déforment de manière très importantes et à toutes les échelles (sur des échelles allant du mm à la centaine de km). Selon la nature de la roche et sa rhéologie, la distance à la limite de plaque, les structures tectoniques formées peuvent être différentes : failles inverses, plis, chevauchement et nappes de charriage. L’ensemble de ces structures tectoniques vont contribuer au raccourcissement et à l’épaississement de la lithosphère continentale en contexte de collision, et en particulier de la croûte continentale, et ainsi à la surrection d'un relief. Associées, elles constituent les marqueurs tectoniques de la collision continentale.

I.A. Les failles inverses

Les failles sont des fractures délimitant deux blocs de roches qui se déplacent l'un par rapport à l'autre. En contexte compressif, caractéristique de la convergence, les failles sont majoritairement inverses. Dans le cas des failles inverses, le bloc supérieur subit un mouvement relatif ascendant.

Les failles existent à toutes les échelles : les microfailles conduisent à des mouvements de l'échelle centimétrique tandis que les plus grande peuvent déplacer des unités crustales (bloc cohérent de croûte) sur des dizaines de kilomètres (cf. I.D. : nappes de charriages).

Ci-contre : Photographie d'une petite faille inverse

Reconnaissance d’une faille sur une carte géologique : les failles sont figurées sur les cartes géologiques par un trait noir plus ou mois épais en fonction de leur importance. Pour les failles majeures, il peut être associé au trait 2 figurés : les petits rectangle noirs (failles normales) ou petits triangles (failles inverses).

Ci-contre : un champ de failles en Sud Haute-Marne (Déformations lointaines induites par la formation des Alpes !)

I.B. Les plis

Les plis sont des déformations plastiques (sans ruptures) des roches en réponse à des contraintes compressives. On distingue les anticlinaux ("bosses") et les synclinaux ("creux"). Les plis peuvent aussi bien être d’échelle centrimétrique que kilométrique.

Les roches les plus plastiques font des plis plus resserrés que les roches rigides (cf. Photo n°1 : la strate épaisse de calcaire du dessus fait un pli large englobant plusieurs petits plis affectant des strates de roches calcaires moins rigides car d'un type un peu différent)

Si la déformation devient très importante, une faille peut apparaître dans le pli, on obtient alors un pli-faille (cf schéma). Si la faille fonctionne suffisamment, le pli-faille deviendra un véritable chevauchement (cf. I.C.).

Reconnaissance des plis sur une carte géologique : les plis prennent sur les cartes géologiques la formes d' auréoles concentriques du fait de leur érosion. Dans les anticlinaux, les roches les plus au centre de l'auréole, mises à l'affleurement par l'érosion, sont les plus anciennes. Dans les synclinaux, les roches au centre sont les plus jeunes.

Ci contre : une série de pli en Provence. Age des roches : bleu>vert foncé >vert clair >orange foncé >orange clair. Cliquez pour vue 3D.

I.C. Les chevauchements

Lorsque la faille inverse fonctionne suffisamment longtemps, les deux blocs de la série sédimentaire délimités par la faille viennent se chevaucher: on obtient un chevauchement. Cela se traduit sur le terrain un empilement répété de la même série sédimentaire par exemple : Crétacé> Jurassique >Crétacé >Jurassique. Les chevauchement conduisent à des déplacements modérés inférieurs au kilomètre. Il n'affectent que les roches sédimentaires (en surface).

Au bout d'un moment, la faille d'un chevauchement finit par se bloquer. Une nouvelle faille s'active alors en avant de la précédente. Le processus peut se produire plusieurs fois de suite, on obtient ainsi une série de chevauchements.

Reconnaissance des chevauchements sur une carte géologique : Etant donné que les chevauchements impliquent une faille inverse relativement importante, ils sont figurés sur les cartes géologique par un trait noir associés à des triangles. Les triangles sont positionnés du coté de l'unité chevauchante. Ci-contre : une série de chevauchements les unités plus au Nord chevauchent celles plus au Sud. Observez la répétition du motif : vert foncé (80 Ma) > vert clair (130 Ma) > bleu (160 Ma). Les premiers chevauchements à se mettre en place sont ceux au Nord. Cliquez pour vue 3D.

I.D Les nappes de charriages

Les nappes de charriage sont des chevauchements de grande ampleur impliquant une très grande faille inverse sub-horizontale. L'unité tectonique chevauchée est appelée l'autochtone, et celle chevauchante, l'allochtone. L'allochtone peut avoir été charrié sur des dizaines voire centaines de kilomètres par dessus l'autochtone (ou plus pour être tout à fait exact, l'autochtone a été (sous-)charrié sous l'allochtone cf. Schéma ci -dessous). Ainsi, les charriages peuvent mettre en contact des roches d'âge et de nature très différents (ce qui les différencient des simples chevauchements qui mettent en contact des roches d'âge et de nature relativement proches étant donnée l'ampleur modérée du déplacement qu'ils induisent)

Reconnaissance des charriages sur une carte géologique : Les nappes de charriage présentent à leur base une faille inverse majeure. Leur front est donc marqué d'un trait noir épais associé à des petits triangles du coté de l'allochtone (unité supérieure). Elles s'étendent sur des dizaines voir des centaines de kilomètres et mettent par endroit en contact des roches d'âges et de nature très différents. Ci-contre : la nappe de Dignes, roches calcaires marines du Jurassique (bleu : 160 Ma) chevauchant des roches sédimentaires continentales détritiques beaucoup plus récentes datées du Miocène (jaune : 5 Ma). Cliquez pour vue 3D.

L'empilement des nappes de charriage est un des processus contribuant le plus à l'épaississement et au raccourcissement de la croûte continentale en contexte de collision.

Je vérifie que j'ai compris et assimilé les notions

Pourquoi la lithosphère continentale ne peut-elle pas entrer en subduction comme la lithosphère océanique ?
"Chaîne de montagne" est davantage un terme de géographie que de géologie. Quel est le terme utilisé en géologie ?
Pourquoi les roches de la croûte continentale se déforment-elle lors d'une collision ?
Quels sont les 4 types de structures tectoniques marqueurs de la collision continentale ?
Quelle grande différence au niveau de type de déformation peut-on faire entre plis et failles ?
Il existe 3 types de failles. Lesquels ? Quel type de faille prédomine dans les chaînes de collision ?
Quelles sont les échelles de déformation pour une faille ? pour un pli ? un chevauchement ? une nappe de charriage ?
Qu'est-ce qu'une nappe de charriage ?
Que signifie allochtone ? autochtone ?
Comment reconnaît-on sur une carte géologique : une faille ? un pli ? un chevauchement ? une nappe de charriage ?
Pourquoi les chevauchements forment-ils des séries ou les nappes des empilements ?
Afficher la carte géologique de France dans Géoportail et trouvez : des failles, des plis, une série de chevauchement, une nappe de charriage.

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