La caractérisation du domaine continental
Le domaine continental se distingue du domaine océanique notamment par sa croûte. Le relief continental est ainsi émergé, avec par endroit des reliefs d’altitude importante : les chaines de montagne comme les Alpes el l’Himalaya. La croute continentale correspond à la partie émergée, aux plates formes et aux talus continentaux.
Comment expliquer les reliefs continentaux et plus généralement la situation de lithosphère continentale sur l’asthénosphère ? Quelles sont les caractéristiques propres au domaine continental ?
-
La croûte continentale affleure dans les régions émergées
-
Lithosphère, asthénosphère et mouvements verticaux
Au cours de ces 5 000 dernières années, la lithosphère en Scandinavie s’est soulevée. C’est la fonte de la calotte glaciaire qui est à l’origine du soulèvement de cette région.
Le modèle de l’isostasie (Airy) propose que la lithosphère rigide repose « en équilibre » (isostasie) sur l’asthénosphère plus dense et plus déformable.
La lithosphère « flotte » à la façon d’un iceberg selon le principe d’Archimède.
Toute modification de cet équilibre est à l’origine de mouvements verticaux de la lithosphère :
– Tout excès de masse est compensé par un enfoncement de la lithosphère dans l’asthénosphère,
– Tout déficit de masse est compensé par un soulèvement de la lithosphère.
Ce mouvement vertical appelé rebond isostatique témoigne d’un déséquilibre entre la lithosphère et l’asthénosphère sous jacente.
La lithosphère est en équilibre (isostasie) sur l’asthénosphère.
-
Les roches de la croûte continentale et leur densité:
Les roches de la croûte continentale présentent une grande variété (roches sédimentaires, métamorphiques et magmatiques), mais elles appartiennent pour l’essentiel à la famille des granites.
Famille des granites : ce sont des roches magmatiques plutoniques grenues, contenant surtout des feldspaths et du quartz mais aussi des micas et des amphiboles.
On estime que la densité moyenne de la croûte continentale est de l’ordre de 2,7 (alors que celle de la croûte océanique est plus proche de 3)
La croûte continentale, principalement formée de roches voisines du granite.
-
L’épaisseur de la croûte continentale:
exercice livre page 147
Les données sismiques permettent d’estimer l’épaisseur de la croûte, c’est à dire connaître la profondeur à laquelle se trouve le Moho, surface qui marque la limite entre la croûte et le manteau supérieur.
En domaine continental, la profondeur moyenne du Moho est d’environ 30 km, mais cette profondeur augmente sous les chaînes de montagne (jusqu’à 70 km environ) : on parle de racine crustale pour décrire ce phénomène.
Les différences d’altitude moyenne entre les continents et les océans s’expliquent par des différences crustales.
La croûte continentale, principalement formée de roches voisines du granite, est d’une épaisseur plus grande et d’une densité plus faible que la croûte océanique.
-
La croûte continentale, une croûte âgée
Comment déterminer l’âge de cette croute ?
-
La datation des roches de la croute continentale:
Diapo 15
Les zircons contiennent à l’état de trace des isotopes radioactifs qui présentent l’avantage de posséder une demi-vie très longue soit d’235U (703.8 millions d’années), d’238U (4,5 milliards d’années), 232Th (14,05 milliards d’années). Ces isotopes représentent de 10 ppm à 5 % en poids. Ils se désintègrent selon des périodes précises en différents isotopes du plomb.
Les âges sont déterminés par des méthodes de radiochronologie. Ces méthodes sont basées sur la connaissance des lois qui régissent la désintégration d’éléments radioactifs contenus dans les roches.
Les isotopes radioactifs contenus dans les minéraux des roches permettent une datation de la cristallisation de la roche.
Nous allons ici développer la méthode Rb/Sr.
Dans la méthode de datation isotopique utilisant le rubidium, la mesure du temps s’effectue en mesurant les rapports isotopiques entre 87Rb/86Sr et 87Sr/86Sr de plusieurs minéraux d’une même roche qui permettent de construire une droite isochrone.
La pente de l’isochrone augmente avec l’âge de la roche car les minéraux qui contiennent le plus de 87Rb produisent au cours du temps d’autant plus de 86Sr.
-
Àge des roches de la croûte continentale :
Contrairement à la croûte océanique qui n’est jamais âgée de plus de 200 Ma, on trouve des roches pouvant aller jusqu’à 4,02 GA. Ces âges sont déterminés par radiochronologie.
-
Des indices tectoniques et pétrographiques de l’épaississement crustal
-
Des indices tectoniques
On peut identifier dans les chaines de montagne des indices révélateurs des contraintes compressives qui se sont exercées : plis, failles, nappes de charriages signent un raccourcissement local de la croûte continentale.
Observées à l’affleurement certaines de ces déformations se retrouvent également en profondeur et permettent au final à des ensembles de roches de se superposer les uns au-dessus des autres : cette superposition augmente de façon très importante l’épaisseur de la croûte continentale.
Dans les chaînes de montagnes, cet épaississement crustal et les déformations associées permettent la formation de reliefs et, en profondeur, la formation d’une racine crustale.
-
Des indices pétrographiques d’un épaississement :
Les roches de la croûte, soumises à ces contraintes, peuvent être enfouies à plusieurs kilomètres de profondeur. La température et la pression augmentant avec la profondeur, ces roches vont subir un ensemble de transformations à l’état solide engendrant des roches qualifiées de métamorphiques.
En profondeur, le terme ultime du métamorphisme est l’anatexie, c’est à dire la fusion partielle des roches de la croûte. Cette fusion partielle est à l’origine de roches appelées migmatites.
Les résultats conjugués des études tectoniques et minéralogiques permettent de reconstituer un scénario de l’histoire de la chaîne.
L’épaisseur de la croûte résulte d’un épaississement lié à un raccourcissement et un empilement. On en trouve des indices tectoniques (plis, failles, nappes) et des indices pétrographiques (métamorphisme, traces de fusion partielle).
