Fiche de révision : Histoire géologique et tectonique

📋 Plan du Cours

1. Formation des roches océaniques
2. Ophiolites et océans disparus
3. Subduction et métamorphisme alpin
4. Déformations liées à la collision
5. Rifting et ouverture océanique
6. Cycle de formation des Alpes
7. Datation absolue des roches
8. Principes de datation relative
9. Fossiles et corrélations temporelles
10. Paléogéographie et cycle de Wilson

📖 1. Formation des roches océaniques

★ À maîtriser

• La fusion partielle des péridotites du manteau produit un magma qui remonte, puis cristallise fractionnément car ses minéraux ne cristallisent pas tous à la même température.

📌 Le magma qui refroidit rapidement en surface forme un basalte à structure microlitique, tandis que le magma qui refroidit lentement en profondeur forme un gabbro à structure grenue.

Compléments

• Le basalte et le gabbro contiennent du pyroxène et du plagioclase, tandis que la péridotite contient de l’olivine et du pyroxène.

• La péridotite est une roche du manteau présente dans le manteau supérieur lithosphérique.

💡 Astuce mémo

Basalte en surface, gabbro en profondeur

📖 2. Ophiolites et océans disparus

🔑 Notions clés & Définitions

• Ophiolites : Fragments de lithosphère océanique observables à la surface d’un continent.

★ À maîtriser

• Les ophiolites associent, de la base au sommet :

  • des péridotites du manteau
  • des gabbros
  • des basaltes

• Les ophiolites sont interprétées comme des fragments d’un ancien océan aujourd’hui refermé et forment une suture entre deux blocs continentaux en convergence.

Compléments

• Les basaltes au sommet du massif du Chenaillet présentent des laves en coussins comparables aux pillows-lavas des axes de dorsales.

• Les ophiolites peuvent subir un métamorphisme lié au refroidissement et à l’hydratation de la lithosphère océanique.

💡 Astuce mémo

Une tranche d’océan empilée sur un continent

📖 3. Subduction et métamorphisme alpin

🔑 Notions clés & Définitions

• Métagabbro : Gabbro ayant subi un métamorphisme, notamment sous forme de métagabbro à glaucophane dans les Alpes.

★ À maîtriser

• La présence de glaucophane et de grenat dans les roches alpines indique des conditions de hautes pressions et de basses températures caractéristiques d’un contexte de subduction.

Compléments

• Le gabbro étudié contient des pyroxènes, des amphiboles et du plagioclase, le métagabbro contient du glaucophane et de la jadéite, et l’éclogite contient du grenat.

💡 Astuce mémo

Haute pression et basse température → minéraux indicateurs de subduction

📖 4. Déformations liées à la collision

🔑 Notions clés & Définitions

• Faille inverse : Faille dont le compartiment supérieur est relevé.

📝 Points essentiels

• Lors d’une compression, des plis et des failles inverses se forment d’abord, puis des chevauchements apparaissent lorsque la compression se poursuit.

• La compression raccourcit et épaissit la croûte.

💡 Astuce mémo

Plis et failles inverses, puis chevauchements

📖 5. Rifting et ouverture océanique

★ À maîtriser

• Le rift des Afars, en Afrique de l’Est, est une région où un continent est actuellement en cours de fragmentation.

• Les marqueurs des rifts continentaux comprennent :

  • un volcanisme de surface
  • des séismes superficiels
  • des failles normales
  • un fossé d’effondrement en marches d’escalier
  • des blocs basculés

• L’amincissement lithosphérique s’accompagne d’une remontée de l’asthénosphère, qui provoque le soulèvement des bords du rift et un magmatisme axial à l’origine de coulées basaltiques.

Compléments

• Les séismes superficiels des rifts résultent des mouvements le long des failles normales et de la déformation des chambres magmatiques.

• Le fossé d’effondrement peut contenir des roches détritiques issues de l’érosion des flancs du rift et des évaporites issues de la précipitation de sels minéraux lors de l’évaporation des eaux de ruissellement et d’infiltration.

• Un rift continental peut évoluer vers un nouveau domaine océanique lorsque la remontée du magma et sa solidification forment une lithosphère océanique; les marges passives bordant l’océan conservent les marques de l’ancien rift, notamment des failles normales et des blocs basculés.

💡 Astuce mémo

Étirement → amincissement → remontée mantellique et magmatisme

📖 6. Cycle de formation des Alpes

🔑 Notions clés & Définitions

• Obduction : Charriage de restes de lithosphère océanique sur la lithosphère continentale.

★ À maîtriser

• 🔄 La formation des Alpes suit les étapes suivantes : présence d’un océan alpin, fermeture de l’océan par subduction de la lithosphère océanique dans l’asthénosphère, obduction de fragments de lithosphère océanique sur la lithosphère continentale, collision des lithosphères continentales

• La collision des lithosphères continentales provoque un raccourcissement et un épaississement crustal ainsi que des reliefs marqués par des plis, des failles inverses et des chevauchements.

Compléments

• Les ophiolites peuvent être charriées sur le continent par obduction ou être enfoncées dans l’asthénosphère par subduction avant d’être exhumées.

💡 Astuce mémo

Océan alpin, subduction, obduction, collision

📖 7. Datation absolue des roches

🔑 Notions clés & Définitions

• Demi-vie : Temps nécessaire pour que la quantité d’un élément père radioactif soit divisée par deux.

★ À maîtriser

• La datation absolue repose sur la décroissance radioactive : un isotope père radioactif se transforme au cours du temps en élément fils non radioactif ou radiogénique.

• La méthode Rb/Sr utilise les rapports isotopiques ⁸⁷Rb/⁸⁸Sr et ⁸⁷Sr/⁸⁸Sr de plusieurs minéraux d’une même roche pour construire une isochrone dont la pente augmente avec l’âge de la roche.

Compléments

• Les géologues déterminent l’âge d’un échantillon en mesurant les concentrations d’élément père radioactif et d’élément fils radiogénique présents dans ses minéraux.

📌 L’âge obtenu par radiochronologie correspond à la fermeture du système étudié, c’est-à-dire à l’arrêt des échanges avec l’environnement; des températures de fermeture différentes peuvent donc produire des âges différents pour une même roche.

💡 Astuce mémo

L’élément père se transforme en élément fils au fil du temps

📖 8. Principes de datation relative

🔑 Notions clés & Définitions

• Datation relative : Méthode permettant de reconstituer l’ordre chronologique des événements géologiques sans fournir leur âge absolu.

★ À maîtriser

📌 Selon le principe de superposition, une couche est plus récente que celle qu’elle recouvre et plus ancienne que celle qui la recouvre.

📌 Selon le principe de recoupement, tout événement géologique qui recoupe ou déforme un autre événement lui est postérieur.

Compléments

📌 Selon le principe d’inclusion, toute inclusion est plus ancienne que la structure qui l’entoure.

💡 Astuce mémo

Ce qui recoupe est postérieur ; ce qui est inclus est antérieur

📖 9. Fossiles et corrélations temporelles

🔑 Notions clés & Définitions

• Fossile stratigraphique : Fossile d’une espèce disparue ayant une grande extension géographique, une courte durée d’existence à l’échelle géologique et une grande abondance.

★ À maîtriser

📌 La présence du même fossile stratigraphique dans deux formations éloignées permet de les corréler et d’affirmer qu’elles se sont formées au même âge, selon le principe d’identité paléontologique.

Compléments

📌 Selon le principe de continuité, une même strate a le même âge sur toute son étendue.

• Un étage est un intervalle de temps géologique de l’ordre de quelques millions d’années, caractérisé par un assemblage fossilifère particulier.

• Depuis 1980, les géologues s’accordent pour identifier des stratotypes de limite, où la première apparition d’une ou plusieurs espèces fossiles sert à délimiter deux étages.

• La superposition des ères, des périodes et des étages constitue l’échelle chronostratigraphique.

📖 10. Paléogéographie et cycle de Wilson

🔑 Notions clés & Définitions

• Paléogéographie : Étude du passé géographique de la Terre, produisant des cartes représentant la position des continents à différentes époques géologiques.

★ À maîtriser

• Les phases de réunion continentale résultent de la fermeture des océans par subduction, du rapprochement des masses continentales puis de leur collision, qui peut former un supercontinent comme la Pangée il y a 300 Ma.

• Les phases de fragmentation continentale se produisent par rifting et ouverture de nouveaux domaines océaniques.

• Wilson a construit un modèle cyclique alternant regroupement et dislocation des continents, cycles qui auraient pour origine les mouvements de convection dans le manteau terrestre.

Compléments

• Les continents associent des domaines d’âges différents et portent des reliquats d’anciennes chaînes de montagnes, appelées ceintures orogéniques, issus de cycles orogéniques successifs; le dernier est le cycle alpin.

💡 Astuce mémo

Les continents se réunissent puis se fragmentent