Fiche de révision : Cycle de Wilson et Tectonique des Plaques

📋 Plan du Cours

1. Continents et orogenèses successives
2. Ceintures orogéniques et indices
3. Ophiolites et océans disparus
4. Rifts continentaux et distension
5. Marges passives et ouverture océanique
6. Paléogéographie et cycle de Wilson

📖 1. Continents et orogenèses successives

🔑 Notions clés & Définitions

• Tectonique des plaques : La tectonique des plaques est le modèle expliquant le mouvement et la fragmentation de la lithosphère en plaques qui peuvent diverger et entrer en collision.
• Orogenèse : L’orogenèse est l’ensemble des mécanismes qui conduisent à la formation d’une chaîne de montagnes liée à la convergence des plaques.
• Chaîne varisque : La chaîne varisque est la chaîne de montagnes formée lors du cycle orogénique varisque ou hercynien, entre le Dévonien et le Permien.
• Orogenèse alpine : L’orogenèse alpine est une orogenèse cénozoïque liée aux montagnes formées lors de la fermeture de la Téthys au cours de l’ère Tertiaire.
• Orogenèse du Laramide : L’orogenèse du Laramide est le phénomène à l’origine de la plupart des montagnes de l’ouest de l’Amérique du Nord actuelle.

📝 Points essentiels

• La tectonique des plaques débute globalement au moins il y a 2,1 Ga puis produit, à chaque étape, des indices géologiques à interpréter pour reconstituer le passé.
• L’orogenèse varisque ou hercynienne commence au Dévonien à - 420 Ma et se termine au Permien à - 252 Ma, formant la chaîne varisque.
• L’orogenèse alpine fait partie des orogenèses du Cénozoïque, l’ère commençant il y a 66 Ma, et se relie à la fermeture de la Téthys au Tertiaire depuis –65 Ma.
• L’orogenèse du Laramide débute durant le Crétacé entre 80 et 70 millions d’années et se termine durant le Paléogène entre 55 et 35 millions d’années selon les sources.
• En France, les orogenèses majeures visibles sur la carte géologique sont l’orogenèse alpine (Alpes et Pyrénées) et l’orogenèse hercynienne surtout dans le Massif central, le Massif armoricain et les Vosges.

💡 Astuce mémo

Varisque = Dévonien -420 → Permien -252 (deux bornes à caser).

📖 2. Ceintures orogéniques et indices

🔑 Notions clés & Définitions

• Ceinture orogénique : Une ceinture orogénique est l’ensemble de chaînes de montagnes formées lors d’un même cycle orogénique.
• Cycle orogénique : Un cycle orogénique correspond à la succession des événements qui construisent puis démantèlent une chaîne de montagnes.
• Téthys : La Téthys est l’océan vaste mentionné comme ayant fermé au cours de l’ère Tertiaire pour former des ceintures comme la ceinture alpine.
• Roches métamorphiques : Les roches métamorphiques sont des roches dont la présence en surface traduit des déformations liées à une compression pendant une chaîne de montagnes.

📝 Points essentiels

• Les chaînes formées lors d’une même orogenèse peuvent s’aligner en une ceinture orogénique reconnaissable à l’échelle régionale.
• La ceinture alpine regroupe non seulement les Alpes, mais aussi l’Atlas, les Balkans, le Caucase et l’Himalaya.
• Les ceintures récentes sont faciles à repérer en surface grâce à des reliefs marqués, tandis que les anciennes se déduisent malgré l’érosion grâce à des indices géologiques.
• Les indices de ceintures anciennes incluent des roches métamorphiques, des roches magmatiques exhumées par l’érosion, ainsi que des failles inverses et des chevauchements.
• La chronologie mondiale des cycles orogéniques s’obtient grâce à la reconstitution des ceintures orogéniques anciennes malgré leur démantèlement.

💡 Astuce mémo

Indices = Métamorphisme + Magmatisme exhumé + Chevauchements (MM-Chevr).

📖 3. Ophiolites et océans disparus

🔑 Notions clés & Définitions

• Ophiolite : Une ophiolite est un ensemble de roches semblable à la lithosphère océanique actuelle et interprété comme un vestige d’un océan disparu.
• Complexe ophiolitique : Un complexe ophiolitique est l’association de péridotite, gabbro et basalte, parfois complétée par des roches sédimentaires comme des radiolarites.
• Suture ophiolitique : Une suture ophiolitique est l’alignement interprété dans une chaîne de collision où se marque la rencontre de blocs liés à la fermeture d’un domaine océanique.
• Obduction : L’obduction est le charriage d’une lithosphère océanique par-dessus une lithosphère continentale.
• Subduction : La subduction correspond à l’enfoncement d’un pan de lithosphère océanique dans l’asthénosphère sous une autre plaque.

📝 Points essentiels

• L’ophiolite du Chenaillet (près de Briançon) correspond à une superposition de péridotites, gabbros et basaltes sur environ 40 km2.
• Les ophiolites peuvent être incomplètes, mais leur ressemblance pétrographique et minéralogique avec la lithosphère océanique actuelle soutient l’hypothèse d’une origine océanique.
• Dans les Alpes, les ophiolites forment des alignements interprétés comme des sutures issues de la convergence de deux plaques continentales.
• Le Chenaillet a été incorporé à l’orogène sans subduction, via un mécanisme d’obduction.
• Au Mont Viso (et au Queyras), les roches océaniques auraient d’abord subi une subduction, puis une exhumation lors de la collision continentale, avec un métamorphisme haute pression/basse température.

💡 Astuce mémo

Obduction = “par-dessus” ; Subduction = “en-dessous” (mots-clés directifs).

📖 4. Rifts continentaux et distension

🔑 Notions clés & Définitions

• Rift continental : Un rift continental est le stade initial de fragmentation d’un continent, où l’étirement et l’amincissement de la lithosphère sont dominants en distension.
• Failles normales : Les failles normales sont des fractures inclinées qui délimitent dans l’axe d’un rift un fossé d’effondrement en marches d’escalier.
• Distension : La distension est le régime tectonique qui provoque l’étirement et l’amincissement de la lithosphère lors de la mise en place d’un rift.
• Évaporites : Les évaporites sont des roches formées par précipitation chimique de sels lors de l’évaporation des eaux liées au rift.

📝 Points essentiels

• Le rift d’Assal, dans la région de l’Afar (République de Djibouti), est situé entre le lac Assal (salé) et le Ghoubbet Al Kharab, relié au golfe d’Aden.
• La partie axiale d’un rift est structurée par de nombreuses failles normales parallèles qui délimitent un fossé d’effondrement en marches d’escalier.
• Ces failles normales ont un profil légèrement courbe et découpent la lithosphère en blocs basculés lors de l’effondrement.
• L’amincissement de la lithosphère s’accompagne d’une remontée de l’asthénosphère, d’un soulèvement des bords du rift et d’un magmatisme avec volcanisme basaltiques.
• Dans le fossé, on trouve des roches détritiques (conglomérats) issues de l’érosion des flancs et des évaporites comme gypse et sel.
• Les rifts continentaux sont le siège d’une importante sédimentation et peuvent mener à la mise en place d’un nouvel océan via l’accrétion océanique.

💡 Astuce mémo

Rift = failles normales + fossé en escaliers + blocs basculés.

📖 5. Marges passives et ouverture océanique

🔑 Notions clés & Définitions

• Marge passive : Une marge passive est le bord d’un océan devenu presque inactif sismiquement et magmatiquement, vestige d’un ancien rift continental.
• Marges passives : Les marges passives portent des marques de distension, comme des failles normales et des blocs basculés, qui héritent de la fragmentation continentale.
• Dorsale océanique : Une dorsale océanique est formée quand la croûte s’étire jusqu’à rompre, donnant naissance à un plancher océanique en expansion.
• Accrétion océanique : L’accrétion océanique est la mise en place progressive de nouvelle lithosphère océanique au niveau de la dorsale.

📝 Points essentiels

• Si l’étirement et l’amincissement continuent, la croûte finit par rompre et une nouvelle dorsale se forme dans la déchirure.
• L’ouverture éloigne progressivement les deux demi-rifts continentaux, chacun constituant une zone de transition entre domaines continental et océanique au sein d’une même plaque.
• Les marges passives sont dites presque inactives sur le plan sismique et magmatique après la phase d’ouverture.
• Le rift d’Assal est un des rares sites émergés, avec l’Islande, où l’on peut étudier l’ouverture d’un océan.
• L’ouverture s’est produite il y a 500 000 ou 600 000 ans et résulte de la séparation de la plaque Afrique et de la plaque Arabique.
• Sur une marge passive, la sismique révèle des blocs basculés le long de failles normales courbes correspondant à une moitié de rift et des sédiments syn-rifts puis post-rifts (argilites).

💡 Astuce mémo

Marge passive = “vestige du rift” : failles normales héritées + sédiments syn puis post.

📖 6. Paléogéographie et cycle de Wilson

🔑 Notions clés & Définitions

• Paléogéographie : La paléogéographie est l’étude et la reconstitution de la géographie passée de la Terre via des cartes et des indices géologiques.
• Wilson : Wilson est l’auteur du modèle cyclique reliant l’évolution de la Terre à l’alternance regroupements et dislocations des continents.
• Cycle de Wilson : Le cycle de Wilson décrit une alternance entre phases de regroupement en supercontinent et phases de fragmentation avec ouverture océanique.
• Supercontinent : Un supercontinent est un ensemble unique réunissant la plupart des masses continentales lors d’une phase de réunion.

📝 Points essentiels

• La paléogéographie produit des cartes de la position des masses continentales et des ceintures orogéniques à différentes époques géologiques.
• Les phases de réunion s’appuient sur la fermeture d’océans par subduction, le rapprochement des continents, puis la collision à l’origine d’une nouvelle orogenèse.
• Les phases de fragmentation reposent sur la distension et la formation de rifts conduisant à des dorsales, avec accrétion de lithosphère océanique.
• La Pangée est donnée comme exemple de supercontinent il y a 300 millions d’années.
• Le cycle de Wilson attribue l’origine des cycles à des mouvements convectifs du manteau, mais la périodicité et le mécanisme précis restent discutés faute de données complètes.
• Ces phénomènes résultent de la dynamique de la lithosphère : convergence lors des réunions, divergence lors des fragmentations.

💡 Astuce mémo

Réunion = Convergence + fermeture océan + collision ; Fragmentation = Distension + rift + dorsale.

📅 Repères chronologiques

1. 2,1 GaDébut global de la tectonique des plaques
2. - 420 MaDébut de l’orogenèse varisque ou hercynienne (Dévonien)
3. - 252 MaFin de l’orogenèse varisque ou hercynienne (Permien)
4. 66 MaDébut du Cénozoïque
5. -65 MaOrgenèse alpine reliée à l’ère Tertiaire depuis –65 Ma
6. 80 et 70 millions d'annéesDébut de l’orogenèse du Laramide (Crétacé)
7. 55 et 35 millions d'annéesFin de l’orogenèse du Laramide (Paléogène)
8. 300 millions d’annéesPangée formée comme exemple de supercontinent
9. 500 000 ou 600 000 ansOuverture océanique au niveau du rift d’Assal

📊 Tableaux de synthèse

Alternance du cycle de Wilson

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre ceinture orogénique et cycle orogénique : la ceinture regroupe les chaînes d’un même cycle, alors que le cycle décrit la construction puis le démantèlement.
2. Croire que toutes les ophiolites se mettent en place uniquement par obduction : le Mont Viso indique d’abord subduction puis exhumation.
3. Mélanger subduction et obduction : en subduction la lithosphère océanique s’enfonce, tandis qu’en obduction elle est charriée par-dessus.
4. Penser qu’un rift donne directement un océan sans étape : le rift est le stade initial et une dorsale se forme seulement si la croûte rompt.
5. Inverser les rôles de convergence et divergence dans le cycle de Wilson : convergence pour fermer et fragmenter pour ouvrir via rifts et dorsales.
6. Retenir des dates imprécises sans les bornes données : le Laramide a des intervalles (80-70 puis 55-35 millions d’années) indiqués comme variables selon sources.

✅ Checklist Examen

1. Donner la définition d’une orogenèse et expliquer sa relation avec la convergence des plaques lithosphériques.
2. Citer les dates de début et de fin de l’orogenèse varisque ou hercynienne et le résultat (chaîne varisque).
3. Expliquer ce qu’est un cycle orogénique et comment il décrit la vie d’une chaîne (formation puis disparition/érosion).
4. Définir une ceinture orogénique et donner des exemples de chaînes incluses dans la ceinture alpine.
5. Relier la ceinture alpine à la fermeture de la Téthys et situer l’événement dans le Tertiaire depuis –65 Ma.
6. Identifier les indices géologiques utilisés pour reconstituer des ceintures anciennes malgré l’érosion (métamorphisme, magmatisme exhumé, failles inverses, chevauchements).
7. Décrire la composition typique d’une ophiolite et rappeler l’exemple du Chenaillet (péridotites, gabbros, basaltes sur ~40 km2).
8. Expliquer pourquoi la présence d’ophiolites dans une chaîne de collision est un indice d’un ancien domaine océanique.
9. Distinguer obduction et subduction et associer chaque mécanisme à l’exemple cité (Chenaillet vs Mont Viso).
10. Décrire la structure d’un rift continental (failles normales, fossé d’effondrement, blocs basculés) et le régime de distension.
11. Relier la remontée d’asthénosphère à la surrection des bords du rift et au magmatisme volcanique avec coulées basaltiques.
12. Citer les types de roches formées dans le fossé d’un rift (conglomérats détritiques et évaporites comme gypse et sel).
13. Expliquer ce qu’est une marge passive et l’argument sismique attendu (blocs basculés, sédiments syn-rifts puis post-rifts argilites).
14. Décrire l’alternance du cycle de Wilson en reliant phases de réunion à fermeture d’océans et collision, puis phases de fragmentation à rifts, dorsales et accrétion océanique.