Fiche de révision : Introduction à la Tectonique et à la Géologie de la Terre

📋 Plan du Cours

1. Histoire géologique de la Terre
2. Domaines continentaux et roches
3. Chaînes de montagnes disparues
4. Ophiolites et sutures océaniques
5. Rifting continental
6. Océanisation et dorsales
7. Marges passives et cycles orogéniques

📖 1. Histoire géologique de la Terre

🔑 Notions clés & Définitions

• Hadéen : Période du début de l’histoire terrestre caractérisée par une Terre primitive très différente du monde actuel.
• Lithosphère : Couche rigide externe de la Terre qui forme les plaques lithosphériques se déplaçant sur l’asthénosphère.
• Asthénosphère : Couche ductile sous la lithosphère permettant le mouvement des plaques et l’évacuation de la chaleur interne.
• Planète bleue : Surnom de la Terre lié à la présence dominante d’océans à sa surface.

📝 Points essentiels

• La Terre se forme avec le système solaire il y a 4,55 Ga et l’Hadéen correspond à une Terre sans océans et sans dioxygène.
• L’Hadéen se termine à 4 Ga par l’apparition de la vie sur Terre.
• Les océans couvrent 70 % de la surface et les continents 30 %, ce qui donne le surnom de planète bleue.
• La fin de l’Hadéen voit se mettre en place océans, lithosphère et asthénosphère, puis des déplacements de plaques à l’origine de reliefs.
• Une chaîne de montagnes observée aujourd’hui ne correspond pas forcément aux chaînes d’autrefois, car la dynamique des plaques modifie le visage de la Terre.

📖 2. Domaines continentaux et roches

🔑 Notions clés & Définitions

• Familles de roches : En contexte continental, on distingue trois grandes familles : sédimentaires, magmatiques et métamorphiques.
• Couleurs de carte géologique : Convention de carte où la couleur peut représenter l’âge des roches sédimentaires ou la nature des roches magmatiques et métamorphiques.
• Croûte continentale : Partie de la lithosphère continentale constituant des roches comme les granites et des roches sédimentaires qui restent en surface malgré les transformations.
• Âge des roches continentales : Tranche d’âges indiquant que certaines roches continentales peuvent être parmi les plus anciennes connues sur Terre.

📝 Points essentiels

• Sur une carte, une même couleur correspond à des roches formées à une même période pour la variable représentée.
• Les roches les plus anciennes connues atteignent 4 Ga sur les continents.
• L’âge maximum de la lithosphère océanique est de 220 Ma.
• Sur les continents, la croûte continentale est moins dense que la lithosphère océanique, ce qui favorise sa conservation en surface.
• La France métropolitaine se résume en trois ensembles : montagnes récentes, montagnes anciennes, et régions sédimentaires dont bassin parisien et bassin aquitain.

📖 3. Chaînes de montagnes disparues

🔑 Notions clés & Définitions

• Orogenèse : Formation de chaînes de montagnes due à la convergence de plaques lithosphériques.
• Ceinture orogénique : Ensemble de chaînes de montagnes alignées formées lors d’un même épisode tectonique.
• Cycle orogénique : Succession d’événements menant à la formation puis à la disparition d’une chaîne de montagne.
• Pénéplanation : Disparition d’une chaîne sous l’effet de l’érosion, étape finale du cycle orogénique.

📝 Points essentiels

• La collision entre deux blocs continentaux forme des reliefs positifs allongés sur le front de collision, appelés ceintures orogéniques.
• Un cycle orogénique commence par une ouverture océanique, se poursuit par la fermeture par subduction, puis par une chaîne de collision avant sa disparition par érosion.
• Les ceintures orogéniques anciennes peuvent être retrouvées via roches métamorphiques exhumées, roches magmatiques exhumées et marqueurs tectoniques comme failles inverses, plis, chevauchements ou nappes de charriage anciens.
• En France métropolitaine, quatre cycles orogéniques passés sont révélés par datations absolues, dont les deux derniers les plus visibles à retenir.
• Les cycles mis en évidence incluent le cycle cadomien (-670 à -540 MA) et le cycle varisque ou hercynien (-450 à -280 MA) dans le Massif Armoricain et le Massif Central.

📖 4. Ophiolites et sutures océaniques

🔑 Notions clés & Définitions

• Ophiolites : Ensemble de roches d’origine océanique retrouvé au cœur de certaines chaînes de montagnes.
• Sutures ophiolitiques : Jonctions au sein des chaînes de montagnes indiquant la fermeture ou disparition d’un domaine océanique puis une collision continentale.
• Obduction : Mode de mise en place où des ophiolites sont remontées en surface lors d’un chevauchement, sans subduction des ophiolites.
• Exhumation : Remontée rapide de roches ayant subi la subduction après la fermeture océanique, jusqu’à l’affleurement lors de la collision.

📝 Points essentiels

• Une ophiolite correspond à une association de basaltes métamorphisés, de gabbros métamorphisés (métagabbros) et de péridotites serpentinisées.
• La présence d’ophiolites en sutures indique la disparition d’un domaine océanique suivie de la collision de blocs continentaux.
• Lors de la mise en place par obduction, les ophiolites ne subissent pas de subduction et sont remontées lors d’un chevauchement, par exemple au Chenaillet.
• Lors de la mise en place après subduction puis exhumation, les ophiolites subissent une subduction avant d’être remontées rapidement lors de la collision, par exemple au Mont Viso.
• Les facies métamorphiques typiques associés diffèrent : amphibolite ou schistes verts pour le Chenaillet, et schistes bleus ou éclogites pour le Mont Viso.

📖 5. Rifting continental

🔑 Notions clés & Définitions

• Rifting : Fracturation du continent sous contraintes en extension qui amincissent et fracturent la lithosphère continentale.
• Fossé d’effondrement : Dépression centrale du rift, en dépression, formée au centre du continent fracturé.
• Failles normales : Failles formées lors d’une extension, responsables du basculement de blocs dans le rift.
• Triangle de l’Afar : Rift continental séparant progressivement l’est de l’Afrique du reste du continent.

📝 Points essentiels

• En extension, la lithosphère continentale s’amincit puis se fracture et des blocs basculés se séparent par des failles normales.
• Le rift forme un fossé d’effondrement en dépression au centre, délimité par deux zones en relief positif.
• Le rift est-africain (Afar) associe flux géothermique élevé, remontée de matériel chaud, activité volcanique et activité sismique.
• Les séismes décrits sont peu profonds avec un foyer inférieur à 33 km et indiquent une déformation cassante.
• Le Moho est annoncé à 8,5 km et les vecteurs GPS montrent une divergence entre la plaque Arabique et la plaque africaine.

📖 6. Océanisation et dorsales

🔑 Notions clés & Définitions

• Océanisation : Ouverture océanique correspondant à la formation de lithosphère océanique après amincissement continental.
• Accrétion océanique : Fusion partielle du manteau suivie de la mise en place du magma à l’origine de la croûte océanique.
• Dorsale océanique : Zone où s’opère la fabrication de la nouvelle croûte océanique pendant l’accrétion.
• Sédiments anté-rift : Sédiments déposés avant le fonctionnement des failles, parallèles au socle et basculés avec les blocs.

📝 Points essentiels

• La fracturation continentale entraîne amincissement de la lithosphère et remontée du manteau qui affleure, ce qui ouvre la voie à l’océanisation.
• Dans le manteau, une baisse de pression sans changement de température franchit le solidus et produit une fusion partielle de 15 %.
• Le magma formé donne les basaltes et les gabbros constituant la croûte océanique lors de l’accrétion océanique.
• Les marges issues du rifting non actives tectoniquement correspondent à des marges passives.
• La sédimentation de marge passive se distingue en anté-rift (parallèle au socle et basculée), syn-rift (dépôt en éventail déformé) et post-rift (discordance puis couches horizontales parallèles).

📖 7. Marges passives et cycles orogéniques

🔑 Notions clés & Définitions

• Marge passive : Bordure continentale issue du rifting devenue non active tectoniquement, caractérisée par une sédimentation typique.
• Marges passives du Golfe du Lion : Exemple de marge passive cité dans le cours où l’organisation des sédiments suit la logique rift puis océanisation.
• Cycles orogéniques : Alternance de phases de fracturation de supercontinents et de phases de disparition de lithosphère océanique par collisions.
• Paléogéographie : Reconstitution de la répartition passée des terres et des océans à partir de traces géologiques conservées.

📝 Points essentiels

• Les cycles orogéniques traduisent une alternance cyclique entre formation d’océans via fracturation et disparition de lithosphère océanique lors de collisions formant des chaînes.
• À chaque suture, les lithosphères continentales croissent en accumulant des matériaux prélevés au niveau des dorsales ou des zones de subduction.
• La lithosphère continentale conserve des traces actuelles : marges passives, ophiolites, structures tectoniques et roches magmatiques et métamorphiques à l’affleurement.
• Les indices conservés permettent de reconstituer la paléogéographie à différentes périodes et de retrouver d’anciennes chaînes de collision.
• Le cours relie explicitement l’existence de marges passives à la fin du fonctionnement des failles pendant l’ouverture océanique.

📅 Repères chronologiques

1. 4,55 GaFormation de la Terre avec le système solaire
2. 4 GaFin de l’Hadéen marquée par l’apparition de la vie
3. 260 MaÉpoque où il n’y avait qu’un seul continent (Pangée)
4. 4 GaÂge des roches continentales les plus anciennes connues
5. 220 MaÂge maximum de la lithosphère océanique
6. -2,2 à 1,8 GaCycle icartien visible dans le Massif Armoricain
7. -670 à -540 MACycle cadomien visible essentiellement dans le Massif Armoricain
8. -450 à -280 MACycle varisque ou hercynien visible en particulier dans le Massif Armoricain et le Massif Central
9. -100 à actuelCycle alpin visible en particulier dans les Alpes
10. 15 %Fusion partielle de la péridotite lors de la fusion partielle

📊 Tableaux de synthèse

Mise en place des ophiolites : deux scénarios

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre Hadéen et fin de l’Hadéen : l’apparition de la vie est annoncée à 4 Ga, pas pendant tout l’Hadéen.
2. Croire que les ophiolites prouvent une subduction unique et systématique : elles ne subissent pas de subduction en cas d’obduction.
3. Mélanger les sédiments anté-rift et syn-rift : anté-rift est parallèle au socle et basculé, tandis que syn-rift forme un éventail et est déformé.
4. Inverser la chronologie d’un cycle orogénique : l’ouverture océanique précède la fermeture par subduction puis la collision avant la disparition par érosion.
5. Penser que le rifting correspond à un seul phénomène géologique : le cours l’explique comme fracturation en extension avec failles normales et formation d’un fossé d’effondrement.
6. Oublier le pourcentage de fusion partielle (15 %) dans l’océanisation, alors que c’est un chiffre explicite donné pour l’accrétion océanique.

✅ Checklist Examen

1. Expliquer ce que caractérise l’Hadéen et donner la durée/repère de fin (4 Ga) associé à l’apparition de la vie.
2. Retrouver la couverture en surface des océans (70 %) et des continents (30 %) et relier ces chiffres au surnom de planète bleue.
3. Décrire la différence rôle lithosphère/asthénosphère dans le déplacement des plaques et la création de reliefs.
4. Savoir quelles trois familles de roches composent les terrains continentaux : sédimentaires, magmatiques et métamorphiques.
5. Interpréter une carte géologique : comprendre ce que signifie une couleur (âge des roches sédimentaires ou nature des roches magmatiques/métamorphiques).
6. Donner les âges chiffrés clés : 4 Ga pour les roches continentales les plus anciennes et 220 Ma pour l’âge maximum de la lithosphère océanique.
7. Définir orogénèse et ceinture orogénique, puis relier la collision continentale à la formation de reliefs allongés.
8. Définir un cycle orogénique et sa chronologie complète : ouverture océanique, fermeture par subduction, collision, puis disparition par pénéplanation.
9. Citer 2 types d’indices permettant de reconstituer des ceintures orogéniques anciennes malgré l’érosion, parmi ceux listés (métamorphisme exhumé, magmatisme exhumé, marqueurs tectoniques).
10. Rappeler les cycles orogéniques et leurs intervalles chiffrés en France métropolitaine, au minimum les deux derniers : cadomien et varisque/hercynien.
11. Définir ophiolite et donner son association de roches (basaltes métamorphisés, métagabbros, serpentinite) et le lien avec les sutures ophiolitiques.
12. Distinguer obduction et subduction suivie d’exhumation en précisant ce qui se passe pour la subduction des ophiolites et les exemples (Chenaillet, Mont Viso).
13. Expliquer le rifting : extension, amincissement, failles normales, blocs basculés, formation du fossé d’effondrement et zones en relief positif.
14. Donner au moins 3 caractéristiques du rift est-africain (Afar) parmi : flux géothermique élevé, activité volcanique, activité sismique, foyer < 33 km, Moho 8,5 km, divergence GPS.