Introduction
La Terre a connu au cours de son histoire une évolution dynamique marquée par des mouvements tectoniques qui ont donné naissance à de multiples reliefs, notamment des chaînes de montagnes. Ces formations géologiques résultent de processus complexes tels que la collision de plaques tectoniques, la subduction, ou encore le rift. Chaque type de processus géodynamique est lié à des phénomènes spécifiques qui façonnent les reliefs et peuvent être responsables de la formation de volcans, de chaînes montagneuses et de nouvelles croûtes terrestres.
Les compétences visées dans cette leçon sont la compréhension des mécanismes de formation des chaînes de montagnes, la capacité à distinguer les différents types de processus géodynamiques, et l'usage des exemples géologiques pour illustrer ces concepts.
Les processus géodynamiques formant des chaînes orogéniques
Le processus de rift continental et rift océanique
Le terme rift désigne un phénomène géodynamique où deux plaques tectoniques s’éloignent l’une de l’autre. Ce processus peut avoir lieu dans des contextes continentaux ou océaniques, générant des reliefs différents selon l'environnement. Voici les différences clés entre les rifts continentaux et les rifts océaniques :
Le rift continental
Un rift continental se forme lorsqu'une plaque tectonique continentale se fissure et se sépare, créant une dépression dans la croûte terrestre. Au fur et à mesure que la séparation se poursuit, un magma provenant du manteau terrestre peut remonter, entraînant la création de nouvelles croûtes terrestres. Ce phénomène est souvent associé à une activité volcanique et peut aboutir à la formation d’une mer ou d’un océan.
Exemple : Le Grand Rift Africain (ou vallée du Rift) est un exemple de rift continental. Il s’étend sur plusieurs milliers de kilomètres en Afrique de l’Est, où les plaques tectoniques africaine et arabique se séparent. Ce rift a conduit à la formation de chaînes de montagnes, de volcans et de lacs comme le lac du Tanganyika. Si ce processus se poursuit, il pourrait éventuellement entraîner la séparation complète de la plaque africaine et l’apparition d’un nouvel océan.
Le rift océanique
Un rift océanique se produit lorsque deux plaques océaniques s’éloignent l’une de l’autre, créant une ouverture qui permet au magma de remonter et de se solidifier, formant ainsi une nouvelle croûte océanique. Ce processus génère des dorsales océaniques, qui sont des chaînes de montagnes sous-marines formées par l’expansion du fond océanique.
Exemple : La dorsale médio-atlantique est un exemple de rift océanique. Elle traverse l’océan Atlantique, où les plaques eurasienne et américaine s’éloignent, permettant au magma du manteau de remonter et de créer de nouvelles croûtes océaniques. Ce phénomène est à l’origine de l’expansion de l’océan Atlantique et de la formation de reliefs sous-marins.
À retenir
Le rift continental forme des dépressions dans la croûte terrestre et peut donner naissance à de nouveaux océans, comme le Grand Rift Africain.
Le rift océanique est responsable de la formation de nouvelles croûtes océaniques, comme dans le cas de la dorsale médio-atlantique.
Le rôle de la fusion partielle des roches et la formation de magma
La fusion partielle des roches dans le manteau
La fusion partielle des roches est un processus clé dans la formation du magma, qui est ensuite responsable de la création de volcans et des chaînes de montagnes. Ce phénomène se produit dans le manteau terrestre, la couche située sous la croûte terrestre.
Lorsque des roches du manteau subissent une augmentation de température et/ou une baisse de pression (par exemple, lors de la subduction ou du rifting), elles commencent à fondre partiellement, générant ainsi du magma. Ce magma, moins dense que les roches solides qui l’entourent, monte vers la surface où il peut s’accumuler et former des volcans.
Lien entre fusion partielle, magma et volcanisme
Le magma qui remonte à la surface peut soit s’accumuler sous forme de chambres magmatiques dans la croûte terrestre, soit s’échapper à travers des fissures ou des volcans. La subduction d'une plaque océanique sous une plaque continentale (comme dans les Andes) entraîne la fusion partielle de la plaque subduite dans le manteau supérieur, créant du magma qui, lorsqu’il atteint la surface, forme des volcans.
Les volcans de subduction, comme ceux des Andes, résultent de la fusion partielle des matériaux de la plaque océanique subduite et de la croûte continentale environnante. Ce magma forme des volcans de type explosif, souvent associés à des chaînes orogéniques.
En revanche, dans le cas du rift océanique (comme à la dorsale médio-atlantique), le magma provenant du manteau est moins visqueux et forme des volcans sous-marins qui génèrent de nouvelles croûtes océaniques.
À retenir
La fusion partielle des roches dans le manteau crée du magma qui remonte à la surface pour former des volcans.
Le volcanisme de subduction et le volcanisme des dorsales océaniques sont deux types de volcanisme associés à la fusion partielle des roches dans le manteau.
Le rôle de la subduction et de l’accrétion dans la formation des chaînes orogéniques
La subduction et l'accrétion des matériaux
La subduction joue un rôle fondamental dans la formation des chaînes orogéniques par l'accrétion des matériaux océaniques. Lorsque deux plaques tectoniques entrent en collision, une plaque plus dense (souvent océanique) est poussée sous une plaque moins dense (souvent continentale). Ce processus de subduction entraîne la fusion de la plaque subduite dans le manteau et la création de magma. Ce magma peut remonter à la surface et former des volcans, comme on le voit dans les Andes.
De plus, la subduction entraîne également l'accrétion des sédiments océaniques et de la croûte océanique sous la plaque continentale, contribuant à l'accumulation de matériaux qui renforcent la chaîne de montagnes. L'accrétion des matériaux est particulièrement évidente dans les chaînes volcaniques formées le long des marges continentales, comme dans les Andes ou dans la ceinture de feu du Pacifique.
À retenir
La subduction crée du magma par fusion partielle et entraîne l’accrétion de matériaux océaniques qui forment des chaînes de montagnes et des volcans, comme dans les Andes.
Les chaînes anciennes et leurs âges variés
Exemples de chaînes anciennes
Les chaînes anciennes sont souvent moins élevées et plus érodées que les chaînes récentes, en raison de l’érosion continue à laquelle elles ont été soumises. Voici quelques exemples de chaînes anciennes et leur âge approximatif :
Les Appalaches (Amérique du Nord), dont l'âge varie entre 480 et 300 millions d'années, ont été formées lors de la collision des plaques tectoniques pendant l’orogenèse Calédonienne et l’orogenèse Alpide. Elles sont aujourd’hui très érodées, notamment par l’action des glaciers et des rivières.
Le Massif central (France), dont les formations les plus anciennes remontent à environ 350 millions d'années, est un exemple d’orogenèse ancienne liée à la collision entre la plaque eurasienne et la plaque ibérique.
Les Monts Oural (Russie), vieux d'environ 300 millions d'années, sont un exemple de chaîne ancienne formée lors de la collision entre le Laurentia et l’Europe.
La datation des chaînes anciennes
La datation des chaînes anciennes repose sur la mesure de l’âge des roches qui les composent. La datation radiométrique permet de déterminer l'âge des cristaux de minéraux contenus dans ces roches, comme les zircons, qui sont extrêmement résistants à l'altération. Les géologues utilisent aussi des techniques comme la stratigraphie et les fossiles pour reconstituer l’âge des formations rocheuses.
L'âge de ces chaînes peut aussi être précisé grâce aux techniques de datation par les isotopes cosmogéniques, en particulier pour les roches récemment exposées qui sont associées à des processus de réexposition (érosion ou retrait de glaces).
À retenir
Les chaînes anciennes, comme les Appalaches ou le Massif central, ont des âges variés et sont souvent le résultat de plusieurs cycles orogéniques.
La datation radiométrique et stratigraphique permet d’estimer l’âge des chaînes anciennes et de comprendre leur évolution.
Conclusion
Les chaînes de montagnes sont des éléments clés pour comprendre l’évolution de la Terre et des continents. Leur formation est le résultat de processus tectoniques complexes qui ont marqué l’histoire de notre planète, et leur étude permet de reconstituer l’histoire géologique. En croisant les approches de la chronologie absolue et relative, les géologues peuvent dater ces chaînes et en comprendre l'évolution au fil du temps. L’analyse des failles, des plis, ainsi que des traces d’érosion apporte une dimension supplémentaire, permettant de mieux visualiser les processus géologiques en jeu et les événements majeurs qui ont façonné les continents.