La formation des chaînes montagneuses

SVT
Terminale S (avant réforme bac 2021)

La formation des chaînes montagneuses



Une chaîne de montagnes correspond à une épaisse croûte continentale. Les contraintes qui ont poussé la croûte à s'épaissir peuvent s'expliquer par la tectonique des plaques.




1. Des restes océaniques en montagne
 
 

Les ophiolites correspondent à des complexes rocheux présents dans la plupart des massifs montagneux. Ils sont constitués d'une succession de péridotites transformées en serpentinites, de gabbros de basaltes en filons et en coussins compactés et enfin de roches sédimentaires constituées à de grandes profondeurs océaniques. Ces formations géologiques sont interprétées comme des vestiges de lithosphère océanique.
 

On peut facilement imaginer que d'anciens fonds océaniques se soient trouvés coincés entre deux zones continentales en zone de convergence. Ils témoignent de la disparition d'un océan par subduction car les ophiolithes sont observés systématiquement à la frontière entre deux plaques lithosphériques.
 

Les ophiolithes du Chenaillet constituent l'exemple le plus étudié.
 

Vue schématisée des affleurements au niveau du Massif du Chenaillet (Alpes) :
 

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2. Anciennes marges continentales
 
 

Les massifs montagneux de la planète renferment souvent d'anciennes marges continentales passives. Elles témoignent malgré leurs déformations souvent importantes, du passé de la région :
 

- présence de blocs basculés séparés par des failles normales ;
 

- formations sédimentaires de milieux océaniques peu profonds.
 

Ces arguments structuraux et pétrographiques confirment le rapprochement, entamé il y a très longtemps, de deux marges continentales qui étaient séparées par un océan. Une telle convergence accumule des matériaux sur des épaisseurs importantes à l'origine des chaînes montagneuses et conserve quelquefois des motifs de marge passive (voir schéma) encore identifiables en montagne (Massif de l'Oisans, Alpe d'Huez).
 

chaines montagneuses




3. Modifications minéralogiques de roches océaniques et continentales
 
 

Un minéral est une substance définie par sa composition chimique et l'agencement de ses atomes.
 

Dans un domaine précis de températures (T en °C) de pressions (P en GPa) et de profondeurs (en km) les associations de minéraux d'une roche sont stables. Au-delà, les minéraux peuvent pour certains réagir entre eux et en créer de nouveaux. Et donc, ce n'est qu'à l'issue de variations de températures et de pressions qu'une roche peut subir des transformations minéralogiques.
 

À l'affleurement en montagne, les roches continentales et océaniques portent les traces de transformations minéralogiques qui se sont produites à plus ou moins grandes profondeurs. On les appelle de ce fait des roches métamorphiques.
 

Le diagramme de stabilité des associations minéralogiques permet de retrouver les variations de P et de T que toute roche a pu subir lors d'un enfouissement, lors d'une phase de subduction.
 

Diagramme des domaines de stabilité des minéraux :
 

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De telles associations minérales en montagne témoignent de la mise en place des roches lors de la subduction dans des conditions de haute pression et de basse température (HP/BT).




4. Mise en place d'une chaîne montagneuse
 
 

Des recoupements de données structurales et pétrographiques avec des données géophysiques permettent une reconstitution précise du comportement de la croûte dans une zone de convergence lithosphérique. Considérons l'exemple alpin :
 

- il y a 70 Ma au niveau des Alpes se trouvait la Téthys alpine qui disparait peu à peu entre les croûtes européenne et africaine ;
 

- la suture (-40 Ma) qui voit disparaître l'océan ;
 

- la collision démarrée il y a 25 Ma s'accompagne d'une accumulation de nappes de charriage (contenant les ophiolites) au niveau de la zone d'affrontement des plaques toujours active actuellement. La croûte s'épaissit.




5. Le responsable de la subduction
 
 

Plus une lithosphère océanique est éloignée de la dorsale et plus elle est épaisse et lourde car l'isotherme 1300°C qui marque la limite entre la lithosphère et l'asthénosphère s'enfonce. Plus elle est âgée, plus elle devient dense par accumulation de manteau lithosphérique.
 

La lithosphère océanique acquiert peu à peu une densité proche de celle du manteau lui-même et elle peut désormais s'enfoncer. On parle de subsidence thermique.
 

Sachant que la densité du manteau lithosphérique (3,3) est supérieure à celle de l'asthénosphère (3,25), à une certaine distance de la dorsale, l'ensemble de la lithosphère océanique prend finalement une densité supérieure à son support asthénosphérique et réussit à tirer le reste de la plaque en rompant l'équilibre isostatique (traction gravitaire).
 

C'est la subduction qui a un rôle moteur dans la tectonique des plaques.
 

Coupe schématique de l'évolution des densités et des épaisseurs lithosphériques :

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nnn publié le 04/06/2019

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nounoussa publié le 14/01/2018

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