La collision continentale Tibet PDF

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Cours sur la collision continentale exemple du Tibet...

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Chapitre : La collision continentale Introduction : qu’est-ce qu’une montagne ? 1. Un relief

La chaine Himalayenne : zone de haute altitude >6000 m. Proximité de pics et de vallées. Amplitude de relief 5 km environ puis plateau du Tibet à haute altitude avec peu de différence entre les points hauts et les points bas. Chaine de montagne : association de zones de petits sommets avec des grandes vallées. 2. Une zone de déplacement verticaux et horizontale Dans les parties sommitales de l’Everest, on a des roches sédimentaires marines qui contiennent des fossiles d’organisme marins a 8000 m d’altitude. Pour expliquer la présence d’organismes marins à très hautes altitudes, on parle de variation du niveau marin. Quand le niveau marin est bas, il faut un réservoir d’eau qui puisse faire augmenter le niveau marin. Aujourd’hui c’est les glaces mais pas suffisant.  La seule possibilité est alors que c’est le fond marin qui c’est déplacer de façon verticale avec de grandes amplitudes. Ex : dalle aux ammonites dans le jura. Pistes de sauropodes au jura présents sur une falaise verticale. Les roches étaient initialement à l’horizontales et ont été renversé par un évènement tectonique. De Saussure observe des formations sédimentaires en forme de S : il peut donc y avoir des déformations. Les structures plissées correspondent à un raccourcissement, ou à une pression horizontale. Cordillère : zones allongées de chaine de montagnes. Les cordillères sont des roches profondes exhumé sous les sédiments. La contraction thermique explique la formation des cordillères : à partir d’une boule de fusion initiale il y a refroidissement de sa partie externe, celle-ci garde la même surface mais

l’interne se contracte thermiquement, son volume diminue, la couche externe se plisse à son tour pour suivre le changement de volume de l’intérieure. On oubli avec ce modèle, la présence des nappes de charriages : grandes couvertures sédimentaires déplacés sur des grandes distances. Structure en unités géologiques empilés les unes sur les autres ayant subi des plis, des grands chevauchements. Les chaines de montagnes sont organisées. Une très grande distance se retrouve concentré dans une distance plus petite : vraie déplacement horizontale. On reconnaissait les chaines de montagnes par leurs reliefs, mais maintenant on considère une déformation importante, on va donc aller chercher les chaines anciennes. A l’échelle de temps court, on retrouve grâce aux données GPS (on observe le mouvement relatif des stations par rapport à l’Eurasie fixe) des déplacements horizontaux. L’inde va vers le nord il y a de la convergence et accommodé par des échappements latéraux. Un mouvement rapide de convergence des chaines de montagnes forme des zones sismiques actives. L’aléa est la fréquence de survenu d’un évènement sismique d’une intensité donnée. On les retrouve dans les chaines himalayennes tibétains et dans les autres chaines de montagnes. La zone de déformation est sur des chaines à l’interface continent- océan (himalayen) en subduction et zones de sismicité intra plaque, intracontinentales : deux plaques qui entrent en collision. 3. Une zone d’épaississement crustal La gravimétrie : mesure de l’apesanteur terrestre (attraction de la terre sur les corps) combiné à la force centrifuge (inverse). Masses faibles : champs de pesanteur plus faible. On a donc une idée de la répartition des masses. De part l’excès de masse au niveau des plaines on s’attend à une pesanteur plus forte mais inversement (c’est l’anomalie de Bouguer). Le relief en altitude est compensé par une racine en profondeur. La racine fait 30 km d’épaisseur par rapport à un relief sur les plaines de 4 km. Cette racine est formée de CC d= 2,7. Cette roche remplace des roches mantelliques qui sont à l’origine d’une densité de 3,3. On remplace du matériel lourd par du matériel léger donc l’apesanteur est plus faible. La racine contrôle l’altitude de la montagne. Principe d’isostasie. On voit une anomalie au niveau du plateau tibétain. Plus l’anomalie est grande plus l’altitude de la chaine de montagne est élevée. Chaine de montagne intracontinentale : zone de forte altitude, associé à un épaississement crustal dans un contexte de déformation (mouvements horizontaux et verticaux).

Quelles sont les différentes étapes de formation d’une chaine de montagne ? Comment évolue-t-elle ? 1. Structure des zones de collision Le front topographique est la limite entre une zone de basse altitude et une zone de relief, limite régulière, abrupte, très délimité. Les rivières déposent les matériaux et alimente la sédimentation. Les rivières types torrentielles encaissées érodent et creuses. Pour creuser il faut qu’il y es une surrection du continent.  Un chevauchement est une faille inverse : front actif qui fait remonter la chaine de montagne. On voit une formation détritique sédimentaires (rouille) et au-dessus on a des formations métamorphiques. La limite entre les deux est une limite régulière c’est un chevauchement ayant amené des roches métamorphiques sur des sédiments. On a une séparation d’unités différentes a l’intérieure de la chaine, chaque unité a une histoire très différente. Chevauchement très important dans l’Himalaya. Structures localisées à l’arrière de la chaine que sont les facettes triangulaires. Les vallées découpent un front topographique. Les rivières types torrents s’agrandissent et se rejoignent. Grands plans de failles normales qui se diriges vers la vallée (la faille s’éloigne du relief). Mouvement d’extension aussi dans les chaines de montagnes. Structure cassante. Structures ductiles qui montrent une déformation : série de plis déformer par un mouvement chevauchant. Plis anisopaque : formation à haute température le pli n’a pas la même épaisseur tout le long. Plis Isopaque basse température : même épaisseur tout le long. Granite déformé de façon ductile, allongé, réorienté (mica dans le plan de foliation), allongé pour les phosphates. Plan de foliation perpendiculaire au raccourcissement. Raccourcissement horizontale car les plans de foliation verticale, retrouvé dans les zones de décrochements. Cas extrêmement ductile de la déformation : plis très anisopaque : charnière très épaisse et flan très fins affecte des migmatique, déformation de roches en partie liquide, a très haute température. Failles cassantes < Isopaque < Foliations< Anisopaque < Foliations replissés. Sur l’Himalaya : succession de chevauchements qui sépares des unités de natures différentes dans l’avant de la chaine puis STDS : faille normale dans l’arrière de la chaine. Racine crustal très épaisse a la fin de la chaine plateau du Tibet. Les grands chevauchements se font tout au long de la chaines. Grandes unités empilées les unes sur les autres

Alpes : chevauchement à l’avant du mont blanc, un autre à l’arrière du mont blanc. Plus on va dans l’intérieure de la chaine, plus il y a des chevauchements dans des sens opposés. Structure en double déversements. Forte racine sous les alpes. Alpes : front alpin sur toute la longueur de la chaine. Sismiques réflexion : On mesure une durée, temps grâce aux ondes sismiques. Pour avoir la distance, la profondeur il faut savoir la nature des roches correspondantes (lithologie). Hymalaya : Les chevauchements qu’on voit en surface ne traverse pas toute la croute mais s’arrête au niveau de découplage entre la croute supérieure et inferieure. Moho continue Dans les alpes, Moho décalé donc les chevauchements doivent couper toute la croute continentale.  Écailles de CC dans la partie supérieur pour l’Himalaya, la croute inferieur n’est pas déformé et plonge régulièrement sous l’Asie. Alors que dans les alpes, on a aussi des écailles de CC séparé par des chevauchements traversant toute l’intérieur de la croute.

Avec des données de tomographie sismique : mesure une anomalie de vitesse de propagation des ondes sismiques. A l’échelle de la lithosphère, on compare la vitesse observée avec le modèle PREM : vitesse théorique pour chaque croute / épaisseur. - Anomalie positive : matériel plus froid - Anomalie négative : matériel plus chaud. Ouest himalayenne (plque continentale) plonge jusqu’ à 700 km de profondeur sous l’Himalaya.  Plaque qui plonge sous une autre plaque : quasi de subduction. Matériel froid dans la prolongation de la plaque occidentale européenne qui plonge sous l’adriatique. 2. Zonéographie et lithologies caractéristiques A l’avant de la chaine, sous le chevauchement frontal, on reconstitue l’épaisseur des sédiments accumulés. Plus on se rapproche de la chaine, plus le dépôt sédimentaire est important (détritique, conglomérat, molasses) 8/10 km d’épaisseur de sédiments pour l’Hymalayen et le bassin molassique suisse est moins profond 4,5 km. Ce qui crée le bassin est la flexuration : la croute (plaque indienne) est tordue sous l’effet du poids de la chaine de montagne : bassin flexurale, L’alimentation des bassins vient des produits d’érosion de la chaine. Quand on rentre dans la chaine, au-dessus de notre chevauchement, on retrouve des grandes barres de formations sédimentaires (barres de carbonates) : barre urgonien (crétacé inf) et barre tithonien (jurassique sup). On dédouble la plaque tithonien avec un pli, plan axiale déversé. Un chevauchement/ nappe de charriage de l’ensemble des deux barres est

transporté au-dessus de la barre tithonien qui se déforme. Ces barres sont antérieures à la formation de la chaine de montagne. Puis vers l’intérieur de la chaine dans les alpes on retrouve des sédiments plus jeunes (lors de la formation de la chaine) qui sont des flyshes (turbidites déposées dans les zones de fortes pentes). Les flyshes indiquent que on devait avoir une forte subsidence. Sous les chevauchements on a donc des molasses ou des flyshes. On peut utiliser ces infos pour dater : marqueurs temporels des marqueurs de chevauchements. En hymalaya, il y a un chevauchement dans le bassin. A l’intérieur de la chaine, dans la haute chaine himalayenne, on a des unités crustales de la CC caractérisé par des formations métamorphiques a des degrés variables. Alpes centrales : facies de métamorphisme haute température plus localisé.

 Zone frontale avec sédiments déformés anciens + quelques sédiments récents donc la localisation est déterminée par les chevauchement interne : roches crustal, métamorphisé peux être avec de la fusion partielle

Plus à l’intérieur on a une zone de suture avec des reliques de la CO : sédiments marins radiolarites, basaltes en coussin, gabbro : ce sont des ophiolites. Les ophiolites correspondent à la Tethys, qui a disparu formant les chaines himalayennes alpines etc. Alpes : massifs isolés du Chenaillet ou on retrouve basalte et gabbro, mais pas de façon continue. A proximité des zones de sutures, on a des roches océaniques modifié par métamorphisme : facies schistes bleu : -

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Zone des shistes lustrés dans les alpes qui sont des sédiments proches de turbidites. On a des blocs de roches métamorphiques avec des minéraux de glaucophane qui étaient anciennement des roches de la CO type gabbro, basalte, emballé dans des sédiments argileux. Dans l’hymalaya : bloque de CO métamorphisé en shystes bleu observé dans des argiles.

Dans les alpes et pas dans l’Himalaya : on a des roches caractéristiques avec des grenats rouges, des jadéites vertes : facies eclogitique HP BT. Ce sont des éclogites de la CO. Dessous les éclogites, on a des roches crustales granitique métamorphisé dans le facies des éclogites, on retrouve le minéral de coésite (en inclusion dans des grenats) avec fractures lié à son mode de formation. Le quartz à HP se transforme en coésite, éventuellement englobé dans un grenat lui-même formé dans des conditions de hautes pressions. Coésite / quart = environ 100 km de prof. Quand la roche est exhumée (retromorphose) la coésite redevient du quartz, le volume augmente et pour accommoder, suite à une surpression dans le grenat, le grenat éclate. Il y a donc quasiment plus de coésite. Quand les grenats sont fracturés c’est que la retromorphose

a eu lieu. En Himalaya, on retrouve aussi des traces de coésites dans un pyroxène par exemple. Derrière la relique des CO : on a de nouveau des formations continentales mais appartenant à une autre plaque continentale. Indienne ou européenne / reste de plaque océanique / alpes (lith africaine ou adriatique) himalayen (européenne asiatique) Cette CC asiatique est dominée par des roches magmatiques de série calco alcaline des zones de subductions. : équivalent de la cordillère des Andes. Dans les alpes : pas de traces de marges actives....