La formation d'une chaîne de montagne
Introduction :
L’hypothèse qui explique la création des chaînes de montagne est que la collision de deux plaques lithosphériques est l’aboutissement de la fermeture d’un océan. Cette hypothèse peut être vérifiée de différentes façons.
Nous verrons donc un scénario de formation d’une chaîne de montagne, puis quel est le fonctionnement de la subduction.
Un scénario de formation d’une chaîne de montagne
Un scénario de formation d’une chaîne de montagne
Le scénario détaillé ici peut évoluer en fonction des recherches effectuées sur ce sujet.
Au départ, il y a ouverture et expansion de l’océan alpin. Cet océan est délimité d’un côté par la marge européenne et de l’autre par la marge africaine. Vers -80 millions d’années, il y a convergence, c’est-à-dire que les plaques se rapprochent entre elles.
Schéma de la subduction
- Lorsqu’il y a une première subduction océanique appelée S01 sur le schéma, la plaque océanique plonge sous la plaque continentale en entrainant une partie de la marge africaine.
- Puis il y a une deuxième subduction, appelée S02 sur le schéma qui débute.
- La subduction S02 se poursuit ce qui implique que la lithosphère en subduction subit un métamorphisme haute pression-basse température en s’enfonçant dans l‘asthénosphère. Il y a alors un prisme d’accrétion qui se forme.
Définition
Prisme d’accrétion :
Un prisme d’accrétion est une accumulation de terrains océaniques superficiels qui ne passent pas dans la subduction. ce sont donc des roches rabotées et empilées.
Astuce
Le prisme d’accrétion est à l’origine des schistes que l’on retrouve dans les Alpes.
Schéma de la subduction continentale
Une partie de la marge continentale européenne est entraînée par la plaque océanique et entre en subduction continentale, notée SC sur le schéma.
Il y a alors collision entre les deux marges continentales ce qui entraine un raccourcissement et un épaississement des plaques continentales.
De plus, des fragments de la lithosphère océanique remontent à la surface. C’est pour cela que l’on retrouve des ophiolites au cœur des Alpes.
Schéma de formation des Alpes
Voyons maintenant pourquoi la lithosphère océanique plonge dans l’asthénosphère lors d’un phénomène de subduction.
Le moteur de la subduction
Le moteur de la subduction
La subduction dépend des flux thermiques de la lithosphère océanique.
Définition
Flux thermique :
Le flux thermique correspond à la quantité de chaleur dégagée par unité de temps pour 1 m2 de surface. Il est mesuré lors de campagnes océanographiques qui utilisent une sonde que l’on fait pénétrer dans les sédiments peu consolidés de la lithosphère.
Exemple
Graphique de variation du flux thermique
Ce graphique montre le flux de chaleur en fonction de l’âge de la lithosphère océanique. Plus la lithosphère océanique est âgée, plus le flux de chaleur est faible.
Le graphique suivant montre des carrés verts représentant des mesures réalisées alors que la courbe en pointillés est une modélisation du flux de chaleur en fonction de l’âge de la lithosphère océanique. Cette théorie ayant été vérifiée, la modélisation permet de connaître le flux de chaleur dans un endroit où la mesure ne peut être faite, du moment que l’on connaît l’âge de la lithosphère océanique.
À retenir
La lithosphère est en équilibre sur l’asthénosphère qui est plus visqueuse. Cette viscosité qui est opposée au côté rigide de la lithosphère provient d’une température plus élevée de l’asthénosphère.
La température a un rôle important dans les mouvements des plaques.
Concernant l’épaisseur de la lithosphère océanique, la limite entre la lithosphère et l’asthénosphère est définie par l’isotherme 1300°. Plus la lithosphère est âgée, plus elle se refroidit. L’isotherme 1300° va donc se trouver de plus en plus loin de la surface ce qui implique que la lithosphère s’épaissit.
Exemple
Schéma de l'isotherme
Ce schéma montre qu’au niveau de la dorsale, la lithosphère est mince et chaude. En s’éloignant de l’axe de la dorsale elle va se refroidir ce qui se traduit par un épaississement et un abaissement de l’isotherme 1300°. En se refroidissant, le haut de l’asthénosphère va se transformer en lithosphère. L’épaississement se fait donc par le bas.
Ainsi, plus la lithosphère devient âgée, c’est-à-dire plus elle s’éloigne de l’axe de la dorsale, plus elle refroidit et donc plus elle s’épaissit. Cet épaississement s’accompagne d’une augmentation de sa masse.
À retenir
La lithosphère est en équilibre isostatique sur l’asthénosphère. Cet équilibre est possible tant que la masse d’une colonne lithosphérique océanique est inférieure à la masse d’une colonne d’asthénosphère de même hauteur et de même section.
Schéma de subduction de la lithosphère océanique
À partir du moment où la masse de la colonne lithosphérique océanique est supérieure car la lithosphère s’épaissit, l’équilibre est rompu. La lithosphère océanique va alors entrer en subduction, c’est-à-dire qu’elle plonge dans l’asthénosphère.
Définition
Subsidence thermique :
On parle de subsidence thermique lorsque la lithosphère océanique s’enfonce au fur et à mesure de son éloignement de la dorsale dans le manteau asthénosphérique. Il y a une évolution thermique de la lithosphère.
Au fur et à mesure que la croûte océanique s’enfonce dans le manteau, les roches vont se transformer par métamorphisme. Ces nouvelles roches augmentent la densité de la croûte.
Le fait que la croûte augmente de densité est un des moteurs de la subduction. La traction exercée par la lithosphère océanique qui plonge dans le manteau entraine le reste de la lithosphère océanique.
Conclusion :
L’enfoncement de la lithosphère océanique dans le manteau au niveau d’une zone de subduction est lié aux changements des propriétés de la lithosphère au cours du temps.
Avec le temps, la lithosphère océanique se refroidit et entraîne un épaississement aux dépens du manteau asthénosphérique qui se transforme en manteau lithosphérique.
La rupture de l’équilibre isostatique provoque la subduction de la plaque lithosphérique océanique en plongeant dans le manteau asthénosphérique. Cela entraine un phénomène de métamorphisme au niveau des roches de la croûte ce qui accentue la subduction. La force de traction exercée par la lithosphère en subduction constitue un des moteurs de la subduction.
Après subduction de la plaque océanique, les plaques continentales entrent en collision.
Il y a alors remontée de fragments de la lithosphère océanique.