1ère partie : Les chaînes de collision

1ère partie : Les chaînes de collision
Les chaînes de collision actuelles
(Tertiaire - Quaternaire)
Les Alpes
L’Himalaya
Le Zagros
Les chaînes de collision actuelles
(Tertiaire - Quaternaire)
Les Alpes
Les chaînes de collision actuelles
(Tertiaire - Quaternaire)
L’ Himalaya
Les chaînes de collision actuelles
(Tertiaire - Quaternaire)
Le Zagros
Les chaînes de collision anciennes
(Mésozoïque - Paléozoïque - Précambrien)
Cordillère nord-américaine (150 Ma ?)
Chaîne hercynienne (400 – 320 Ma)
Chaîne calédonienne (450 - 400 Ma)
Panafricain (550 -500 Ma)
…
Les chaînes de collision anciennes
(Mésozoïque - Paléozoïque - Précambrien)
Panafricain (550 -500 Ma)
…
Les chaînes de collision anciennes
(Mésozoïque - Paléozoïque - Précambrien)
Chaîne calédonienne (450 - 400 Ma)
…
La Laurussia
Les Appalaches
Collision Laurentia-Avalonia ~450-400Ma = formation
de la Laurussia
+
puis collision avec Gondwana = assemblage de la
Pangée
Déformation faible
Chevauchements
et plis
Déformation ductile
et métamorphisme
Croûte continentale américaine
Déformation décroissante
Croûte
africaine
La chaîne Hercynienne (ou varisque)
(Collision Laurussia-Armorica-Gondwana ~400-315 Ma)
La chaîne Hercynienne (ou varisque)
Les chaînes de collision anciennes
(Mésozoïque - Paléozoïque - Précambrien)
Cordillère nord-américaine (150 Ma ?)
…
Plan du cours :
Visite des Alpes
Himalaya, Cordillière Canadienne, Appalaches...
Structure à grande échelle
Mécanisme de formation
Les Alpes occidentales
Alpes du nord et Jura
Alpes
Mt
Blanc
Préalpes
« Belledonne »
Aravis
Salève
Jura
Bornes
Molasse
(Miocène marin)
Séisme de 1996 (M = 5)
Extrait de la carte géologique au
1/1.000.000ème
Région de Pontarlier
Image Landsat
Carte géologique (1/50.000)
Crêt de la Neige (1723 m)
Le Salève
SE
SE
NW
NW
R
1000 m
0m
-1000 m
-2000 m
-3000 m
V
Le massif des Bornes
E
W
Barre calcaire crétacé
inférieur (Urgonien)
Faille inverse
Alternance bancs calcaire
et marnes du crétacé
inférieur (Hauterivien)
Coupe interprétative :
(Dessin R. Lacassin)
À l'échelle régionale :
série de plis
synclinaux et anticlinaux)
W
E
À plus petite échelle :
Fentes de tension
Stries
Déformation cassante,
- caractéristique de la croûte
superficielle (z ≤ 5 km)
- récente (≤ 20 Ma)
Stylolites
La chaîne des Aravis
W
E
Apparition de la schistosité S1 faisant un
angle avec la stratification S0 :
5 km ≤ z ≤ 10 km
S0
S1
Texte
Replis de flanc inverse
(Dessin R. Lacassin)
Pli couché
W
Bornes
Aravis
E
Mt Blanc
Le massif du Mt Blanc (4808 m)
Changements importants
Roches superficielles mésozoïques
Roches profondes paléozoïques
(massifs cristallins externes)
W
E
Aravis
Mt Blanc
(Dessin R. Lacassin)
Le style du plissement change
Charnière épaissie
Flanc aminci
À l’est du massif du Mont Blanc
Zones internes
Chevauchement
pennique
Zone
briançonnaise
Mont Blanc
Ophiolites du Chenaillet
Ophiolites du Chenaillet
La déformation change encore
- Les roches métamorphiques indiquent des conditions de
pression et de température plus élevées (z ≥ 10 km)
- La déformation est ductile (foliation + linéation)
- La déformation est plus ancienne (35 - 60 Ma)
Le métamorphisme
Changement de forme dû à la
déformation sous pression et
température plus élevées
Apparition de nouveaux minéraux
La croûte est épaisse sous la chaîne
À l’échelle de la lithosphère
L'âge des déformations diminue vers l'ouest
W
E
40
La chaîne est assymétrique
D’ouest en est :
Le style de déformation change : cassant-superficiel → ductileprofond
L’âge de la déformation change : récent → ancien
Les grands chevauchements sont à pendage est, vers les
régions les plus anciennes
Dans les autres chaînes de
collision ?
Himalaya
Plaine du Gange
Everest
(8848 m)
Avant-pays plissé
Haute chaîne
Suture du Zangbo
Plateau du Tibet
Deux coupes de l’Himalaya
S
Déformations actives
(séismes)
Déformations ductiles
Plus anciennes (20 Ma)
http://comp1.geol.unibas.ch/~zanskar/CHAPITRE4/Images4/coupeHimal2.JPG
Suture entre les 2 continents
(55 Ma)
N
Cordillère
canadienne
(185 à 50 Ma)
Coupe Rocheuses canadiennes
(Orogène Laramide ~70 Ma)
E
W
(Mattauer, 1999, p. 241 et 245)
A
Les Appalaches
Collision Laurentia-Avalonia ~450-400Ma = formation
de la Laurussia
puis collision avec Gondwana = assemblage de la
Pangée
A'
Déformation faible
Chevauchements
et plis
Déformation ductile
et métamorphisme
Croûte continentale américaine
Déformation décroissante
Croûte
africaine
Les chaînes de collision sont assymétriques :
Zones « internes » où la déformation est plus ancienne et où
affleurent les roches déformées en profondeur
(métamorphisme)
Zones « externes » où la déformation est plus récente et plus
superficielle (séismes)
La croûte est plus épaisse
Pourquoi ?
Avant la collision
Plaque 1
Croûte continentale
ρc = 2,8 g/cm3
Plaque 2
Croûte océanique
ρo = 3,2 g/cm3
ρm = 3,3 g/cm3
ρa = 3,25 g/cm3
Croûte continentale
ρc = 2,8 g/cm3
Niveau de
décollement
La croûte continentale peut être découplée du manteau sous-jacent
Au contact continent-continent
Continent 1
Chevauchement majeur
Croûte
Lithosphère mantellique
Asthénosphère
(Mattauer, 1999, p. 125)
Continent 2
Suture
Les étapes successives
Séparation d’une première unité
crustale qui chevauche l’avantpays
Séparation d’une deuxième unité
crustale ; le premier chevauchement
cesse peu à peu d’être actif
Zones externes
Séparation d’une n-ième unité
crustale ; la déformation migre vers
l’avant de la chaîne
(Mattauer, 1999, p. 125)
Zones internes
Analogie avec un bulldozer
Formation d’un prisme
d’accrétion crustale
L’assymétrie de la chaîne reflète la géométrie de la subduction océancontinent antérieure à la collision continent-continent
Phase antérieure : ouverture d’un océan
Stade initial : la partie continentale de la plaque
1 entre en contact avec la frontière de plaque
3
1
Démarrage de la convergence, par
subduction de la plaque 1 sous la
plaque 2
Stade avancé : la croute continentale de la plaque 1
est déformée, la partie mantellique continue à
subducter sous la plaque 2
4
2
(Mattauer, 1999, p. 241 et 245)
Application
aux Alpes…
…et à l’Himalaya
Main
Central
Thrust
Main
Boundary
Thrust
(Mattauer, 1999, p. 227)
Haute
Chaîne
Ophiolites
du Zangbo
Plateau du Tibet
L’ordre de mise en place des unités des zones
internes vers les zones externes n’est pas
toujours « respecté », exemple : les Préalpes
Mont Blanc
Nappe
des
Préalpes
(Mattauer, 1999, p. 159)
Quelques unités « exotiques » venues du SE
Cervin (4477 m)
Océan alpin
Europe
Austro-alpin
Dent Blanche (4357 m)
L’hypothèse d’une croûte trop
légère pour être entraînée dans la
subduction n’est pas tout-à-fait
vraie : la présence de coésite (P ≥
2,5 GPa) indique que des unités de
croûte continentale peuvent
atteindre de grandes profondeurs
(z ≥ 75 km).
Prise en compte des déformations à très haute pression
Croûte continentale
Lithosphère mantellique
Asthénosphère
1ère étape : subduction de la partie
océanique de la plaque 1 sous la plaque
2
2ème étape : subduction de la partie amincie de
croûte continentale de la plaque 1 sous la plaque 2
3ème étape : Remontée de ce panneau de croûte par gravité
et formation d’une faille « normale »