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Modélisation d'une faille inverse avec superposition de couches de cacao et de farine. On tasse bien entre chaque couche.

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Modélisation d'une faille inverse avec superposition de couches de cacao et de farine. On tasse bien entre chaque couche.

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Modélisation d'un pli avec superposition de couches de farine et de cacao. Les couches ne sont pas particulièrement tassées. 

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Modélisation d'un pli avec superposition de couches de farine et de cacao. Les couches ne sont pas particulièrement tassées. 

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Nappe de Charriage, indice tectonique d'un déplacement plastique de la CC

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Faille inverse, indice tectonique d'un mouvement cassant de la CC

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Pli, indice tectonique d'un mouvement plastique de la CC

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 Exemples d'observations tectoniques dans la CC

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 Exemples d'observations tectoniques dans la CC

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Sur le diagramme P/T  sont représentées:
- en rouge le schiste à séricite et chlorite ou roche B (0,1-0,9 GPa / 380-450 °C)
- en orange le micaschiste à grenat ou roche C (0,2-0,9 GPa / 380-650 °C)
- en rose le gneiss ou roche A (0,3-0,7 GPa / 520-680 °C)
- en bleu la migmatite roche D (0,5-0,8 GPa / 680-700 °C)
On remarque donc que ces roches possèdent des conditions d'origine très différentes. On observe cependant une transformation progressive des roches sédimentaires qui sont soumises à des conditions de température et de pression différentes: on appelle ce phénomène métamorphisme. Il y a alors un passage très progressif de la roche B à la roche C, de la roche C à la A et ensuite du gneiss à la migmatite. Lorsqu’un gneiss comporte des portions de roches en fusion telles que le granite il devient une migmatite  =>  preuve extrême de l’enfouissement des roches et donc de l’épaississement de la croûte continentale

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Le modèle d'Airy qui s'applique au domaine continental permet donc d'expliquer l'existence d'une racine crustale. Sous les chaines de montagne, l'épaisseur de la croûte continentale augmente.Ce surplus de La racine crustale joue le rôle de flotteur qui porte le relief.

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On a modélisé les colonnes de roches lithosphériques par des petits bouts de bois et l'asthénosphère par l'eau. Pour le modèle de Pratt, l'ajout de poids sur les plus petites colonnes a été nécessaire pour quelles soient plus denses que les grandes.

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    Quel est le modèle correspondant à la situation étudiée ? 

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    Quel est le modèle correspondant à la situation étudiée ? 

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Le modèle d'Airy suppose que toute la lithosphère est une zone de densité uniforme, même dans les chaines de montagne ou les bassins sédimentaires. De plus, ce modèle suppose aussi que le manteau a une densité uniforme.

Dans ce modèle, la lithosphère est composée de plusieurs colonnes d'épaisseurs différentes, mais de même densité. Ce modèle rend compte des propriétés de la lithosphère continentale.

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Le modèle de Pratt a été inventé pour rendre compte d'une lithosphère de densité variable posée sur un manteau de densité uniforme. Dans ce modèle, la lithosphère est composée de blocs, comme dans le modèle d'Airy.

La différence avec le modèle d'Airy, c'est que chaque bloc a une densité différente. Ces blocs s’enfoncent tous à la même profondeur dans le manteau/l'asthénosphère : c'est leur altitude qui varie suivant la densité.  Plus une colonne de roche est dense plus elle s'enfonce vers la surface de compensation. Ce modèle s'applique à la lithosphère océanique.

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Deux modèles d'isostasie bien différents

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Deux modèles d'isostasie bien différents

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L'isostasie décrit le phénomène suivant :
La lithosphère continentale rigide repose en équilibre sur l'asthénosphère ductile et plus dense : toute modification de l'équilibre implique un rééquilibrage jusqu'au nouvel équilibre. Pour modéliser l'isostasie on fait intervenir une surface de compensation au delà de laquelle la lithosphère est en équilibre.

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On cherche à expliquer les modifications minéralogiques des roches de la croûte continentale, à modéliser l'isostasie ainsi que les figures tectoniques qui y sont présentes 

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On cherche à expliquer les modifications minéralogiques des roches de la croûte continentale, à modéliser l'isostasie ainsi que les figures tectoniques qui y sont présentes 

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                                                                                                                                            Historique

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                                                                                                                                            Historique

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Au XVIIIe siècle, le mathématicien, physicien, géodésiste et hydrographe français, Pierre Bouguer est envoyé au Pérou par Louis XV afin de vérifier les calculs d'Isaac Newton selon lesquels la Terre serait aplatie aux pôles. Bouguer est donc chargé de mesurer la longueur d'un degré de longitude. Il se place alors à proximité de la cordillère des Andes avec un fil à plomb. D’après Newton, l'angle de ce fil par rapport à la verticale est d'autant plus grand qu'il est situé à coté d'un objet de masse importante qui aura tendance à attirer le fil à plomb. Bouguer prévoit alors que son fil à plomb formerait un angle plus grand avec la verticale puisqu'il suppose que la masse de la montagne est largement supérieure à celle de la vallée. Or l'angle mesuré est  en deçà de l'angle estimé. Les Andes ne dévient presque pas le fil à plomb comme si ces montagnes n'avaient pas de masse. Il en déduit donc que c'est l'interprétation des phénomènes à l’intérieur de la montagne qui est fausse. Il met ainsi en évidence l'anomalie qui porte son nom. Pratt et Airy tentent d'expliquer , au XIXe siècle cette anomalie et mettent au point deux modèles différents. Il apparaît ainsi que les roches continentales doivent subir des modifications minéralogiques influençant ainsi leurs densités ainsi que des modifications structurales expliquant les structures tectoniques retrouvées dans les chaines de montagnes. Dans tous les cas, il y a épaississement crustal.

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Document 3 : Anatexie du granite au gneiss

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Document 3 : Anatexie du granite au gneiss

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En présence d’eau, certains minéraux se déstabilisent et interagissent chimiquement entre eux pour donner de nouveaux minéraux. Chaque espèce minérale est caractérisée par son domaine de stabilité. Il est donc possible de retrouver les conditions de formation des roches grâce aux minéraux qu'elles contiennent.

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Document 4 : Observations tectoniques dans la Croûte continentale 

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Document 4 : Observations tectoniques dans la Croûte continentale 

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L’affrontement de deux continents de même densité se traduit pas des déformations intenses de la litosphère qui est alors raccourcie :

- Dans les zones profondes où la température y est importante, on observe une déformation souple des roches

On obtient des Plis (comportements plastiques )

- Dans les zones superficielles plus froides, les roches se fracturent.Ces comportements cassants donnent naissance à des failles inverses.
- Sur des niveaux plus plastiques que d’autres, des formations géologiques se déplacent parfois sur des grandes distances. On dit que ce sont des nappes de charriages.

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Des indices pétrographiques de l’épaississement crustal

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Des indices pétrographiques de l’épaississement crustal

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Les roches métamorphiques comme le gneiss, trouvées dans les chaînes de montagnes, sont le résultat de transformations à l’état solide liées à une augmentation de la P et de la T d’une roche initiale. Certaines roches comme les migmatites témoignent d’une fusion partielle liée à une augmentation de P et de T. Enfouissement et empilement des nappes entraînent une augmentation de P et de T, dans des conditions favorables à l’apparition de ces roches. Elles sont donc des témoins pétrologiques d’un épaississement de la croûte continentale.

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Les indices tectoniques de l’épaississement crustal

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Les indices tectoniques de l’épaississement crustal

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Dans les chaînes de montagnes, les formations sédimentaires sont souvent plissées (déformations souples). On observe également des failles inverses (déformations cassantes). Les chevauchements et les nappes de charriage sont d’autres indices tectoniques de l’épaississement crustal : des terrains ayant subi un déplacement limité (chevauchement) ou de grande ampleur (nappe de charriage) reposent sur des terrains restés en place. Ces chevauchements et nappes de charriage ont pour effet de superposer des terrains anciens sur des terrains plus récents. L’ensemble de ces structures témoigne de l’existence de forces compressives et d’un raccourcissement dans les chaînes de montagnes. Les reliefs élevés, observés en surface, sont associés à un épaississement important de la croûte continentale en profondeur. Cette croûte pouvant atteindre 70 km (Everest) de profondeur constitue une racine crustale. La racine crustale est constituée d'un empilement d’écailles tectoniques de croûte, superposées les unes sur les autres et se chevauchant. Dans les Alpes, certaines écailles du manteau lithosphérique sont même intercalées entre des écailles de croûte.