À la recherche du passé géologique

Les traces d'un passé mouvementé : les Alpes

Ophiolites, marges passives, subduction et collision

Tout est gratuit et lisible sans compte. Crée ton compte gratuit pour garder ta progression.

Ce que tu dois savoir faire
  • Identifier les marqueurs d'un raccourcissement et d'un épaississement crustal dans une chaîne de collision
  • Reconnaître les traces d'une ancienne marge passive : blocs basculés, failles normales, sédiments anté-, syn- et post-rift
  • Reconnaître une ophiolite et l'interpréter comme un fragment de lithosphère océanique
  • Exploiter les minéraux du métamorphisme et un diagramme P-T pour reconstituer une subduction
  • Retracer l'histoire des Alpes : ouverture puis fermeture d'un océan, collision

1. Les Alpes, une chaîne de collision

Au sommet du mont Chenaillet, près de Briançon, on marche sur des basaltes en coussins — des laves qui ne prennent cette forme qu'en se refroidissant sous l'eau, au fond d'un océan. Les Alpes gardent ainsi la mémoire d'un océan disparu, l'océan alpin (ou liguro-piémontais, une branche de la Téthys). Leur histoire tient en une phrase : un continent s'est déchiré, un océan s'est ouvert, puis il s'est refermé par subduction, et les deux marges continentales sont entrées en collision.

Définition — Chaîne de collision

Une chaîne de collision se forme quand deux lithosphères continentales, rapprochées par la convergence des plaques, se rencontrent après la disparition de l'océan qui les séparait. Trop légère pour s'enfoncer durablement dans le manteau, la croûte continentale se raccourcit et s'épaissit. Dans les Alpes, la plaque européenne s'est enfoncée sous la plaque apulienne (ou adriatique), liée à l'Afrique.

Coupe simplifiée de la chaîne alpine

croûte européenne croûte apulienne manteau ophiolites (suture) chevauchements racine crustale (Moho vers 50-55 km) Moho vers 30 km convergence NO : avant-pays européen SE : plaine du Pô

Les profils sismiques montrent que le Moho, à environ km sous les plaines, descend vers à km sous la chaîne : c'est la racine crustale. Les ophiolites jalonnent la suture, la zone où l'océan a disparu.

Les indices du raccourcissement et de l’épaississement

ÉchelleIndiceCe qu’il montre
Affleurementpliscouches comprimées, raccourcies
Affleurement, paysagefailles inverses, chevauchementsdes terrains plus anciens reposent sur des plus récents
Chaînenappes de charriagedes ensembles de roches déplacés de dizaines de kilomètres et empilés
Profondeurracine crustale (Moho profond)épaississement de la croûte, jusqu’à près du double
Piège fréquent

Faille normale = extension (le compartiment au-dessus du plan de faille descend) : c'est la signature d'un étirement, donc de la marge passive. Faille inverse = compression (le compartiment supérieur monte) : c'est la signature de la collision. Ne les confonds pas, toute l'histoire des Alpes en dépend.

2. Les traces d’une ancienne marge passive

Définition — Marge passive

Une marge passive est la zone de transition entre un continent et un océan, sans limite de plaques : elle naît de l'étirement d'un continent (le rifting), qui précède l'ouverture d'un océan. Exemple actuel : la marge atlantique du golfe de Gascogne.

Blocs basculés d’une marge passive

mer croûte continentale amincie faille normale sédiments post-rift ↓ syn-rift (en éventail) bloc basculé croûte océ. manteau anté-rift (basculés avec les blocs) syn-rift post-rift (horizontaux)

La croûte continentale, étirée, se découpe en blocs basculés limités par des failles normales. Les sédiments déposés avant le rifting sont basculés avec les blocs ; ceux déposés pendant forment des éventails plus épais contre les failles ; ceux déposés après sont horizontaux et recouvrent le tout.

Propriété — Dans les Alpes

Dans les massifs du Dauphiné (région de Bourg-d'Oisans et de La Grave), on observe d'anciens blocs basculés limités par des failles normales, et des sédiments du Jurassique inférieur disposés en éventail contre ces failles. Ils témoignent du rifting qui a déchiré le continent à la fin du Trias et au Jurassique inférieur (vers à Ma), avant l'ouverture de l'océan alpin. Ces structures ont été conservées malgré la collision qui a suivi.

Méthode — Identifier une marge passive sur un document
  1. Chercher des failles normales et des blocs dont la surface est inclinée dans le même sens.
  2. Distinguer les trois ensembles sédimentaires : anté-rift (parallèles à la surface des blocs, donc inclinés), syn-rift (épaississement vers la faille, couches en éventail), post-rift (horizontaux, ils « scellent » les failles).
  3. Conclure : les failles ont joué pendant le dépôt des sédiments syn-rift ; l'étirement est daté par l'âge de ces sédiments.

3. Les ophiolites, fragments d’un océan disparu

Définition — Ophiolite

Une ophiolite est un fragment de lithosphère océanique qui se retrouve aujourd'hui sur un continent, au sein d'une chaîne de montagnes. Sa succession de roches est caractéristique, de bas en haut :

  1. des péridotites du manteau, souvent transformées en serpentinites par l'eau de mer ;
  2. des gabbros, roches magmatiques grenues (cristallisées lentement en profondeur) ;
  3. des basaltes, souvent en coussins (pillow-lavas), roches volcaniques microlithiques refroidies au contact de l'eau ;
  4. des sédiments océaniques profonds (radiolarites : roches siliceuses formées de squelettes de micro-organismes planctoniques).

Trois sites alpins, trois histoires

SiteCe qu’on y trouveInterprétation
Mont Chenaillet (Hautes-Alpes)péridotites, gabbros, basaltes en coussins peu transforméslithosphère de l’océan alpin (gabbros d’environ 165 Ma), charriée sur le continent sans subduction profonde
Queyrasmétagabbros à glaucophane, épaisses séries de « schistes lustrés »croûte océanique et sédiments enfouis par subduction (schistes bleus)
Mont Visométagabbros à grenat et jadéitecroûte océanique enfouie à grande profondeur (éclogites)
Propriété — Pourquoi c’est une preuve

On trouve en domaine continental une association de roches qui ne se forme qu'au niveau d'une dorsale océanique. La présence d'ophiolites alignées le long de la chaîne prouve donc qu'un océan séparait autrefois les deux continents. Leur âge (Jurassique moyen et supérieur) date l'ouverture de cet océan.

4. Les traces de la subduction : le métamorphisme

Définition — Métamorphisme

Le métamorphisme est la transformation d'une roche à l'état solide (sans fusion) sous l'effet de changements de pression et de température. Les minéraux de départ deviennent instables et sont remplacés par de nouveaux minéraux, stables dans les nouvelles conditions. Une roche métamorphique garde ainsi la trace des conditions P-T qu'elle a subies : ses minéraux sont des thermomètres et des baromètres.

Les domaines du métamorphisme et le trajet d’une roche subduite

schistes verts amphibolites schistes bleus éclogites coésite enfouissement par subduction (trait plein) exhumation 0200400600800 °C 025 km50 km75 km100 km 1 GPa2 GPa3 GPa profondeur (et pression) vers le bas, température vers la droite — domaines approximatifs

La lithosphère océanique qui plonge reste relativement froide alors que la pression augmente vite : elle suit un trajet de haute pression et basse température (HP-BT), à travers les domaines des schistes bleus puis des éclogites. Vers km, la coésite apparaît.

Le gabbro de la croûte océanique, de la dorsale à la subduction

ÉtapeMinéraux caractéristiquesFaciès
Cristallisation à la dorsaleplagioclase, pyroxènegabbro
Hydratation près de la dorsale (circulations d’eau de mer)chlorite, actinote (minéraux hydratés)métagabbro du faciès schistes verts
Début de subduction (≈ 20-40 km)glaucophane (amphibole bleue)métagabbro du faciès schistes bleus
Subduction profonde (> 50 km environ)grenat, jadéiteéclogite
Propriété — La coésite de Dora Maira

Dans le massif de Dora Maira (Alpes italiennes), des roches d'origine continentale contiennent de la coésite, une forme du quartz stable seulement au-delà de GPa environ, soit plus de km de profondeur. Une partie de la croûte continentale européenne, entraînée par l'océan qui plongeait, a donc été enfouie très profondément (vers Ma) avant de remonter rapidement : c'est la transition entre subduction et collision.

À connaître

Pression lithostatique : en Pa, masse volumique des roches (environ kg/m³), N/kg, en m. Ordre de grandeur : GPa correspond à environ km.

Conseil bac

Quand un sujet te donne un diagramme P-T avec des réactions entre minéraux, lis-le comme une carte : place la roche dans le domaine où ses minéraux coexistent, puis traduis la pression en profondeur. Pour conclure à une subduction, il faut une haute pression atteinte à basse température.

5. Une histoire en quatre actes

Chronologie simplifiée de l’histoire alpine

PériodeÉvénementTraces observées aujourd’hui
Trias supérieur - Jurassique inférieur (≈ 220-170 Ma)rifting : étirement du continentblocs basculés, failles normales, sédiments syn-rift (Dauphiné)
Jurassique moyen et supérieur (≈ 170-145 Ma)océanisation : ouverture de l’océan alpinophiolites (Chenaillet, gabbros d’environ 165 Ma)
Crétacé - Éocène (≈ 100-40 Ma)convergence : subduction de l’océan sous la plaque apuliennemétagabbros à glaucophane, éclogites (Viso, environ 45 Ma)
Depuis ≈ 35 Macollision continentalecoésite (Dora Maira), nappes, chevauchements, racine crustale, relief
Propriété — Une chaîne toujours vivante

La convergence entre l'Afrique et l'Europe se poursuit, lentement. Les Alpes connaissent encore des séismes, et elles continuent de se soulever pendant que l'érosion les arase. Les grandes chaînes anciennes, comme la chaîne hercynienne (dont le Massif central est un reste), ont connu la même histoire avant d'être presque entièrement érodées : il n'en reste que les « racines », granites et roches métamorphiques.

Conseil bac

La question de synthèse classique : « Montrer que les Alpes résultent de l'ouverture puis de la fermeture d'un océan ». Organise ta réponse dans l'ordre chronologique : marge passive (extension) → ophiolites (océan) → métamorphisme HP-BT (subduction) → raccourcissement et racine (collision). Pour chaque étape, un indice + son interprétation.

L’essentiel à retenir

  1. Une chaîne de collision montre un raccourcissement (plis, failles inverses, chevauchements, nappes) et un épaississement (racine crustale, Moho vers - km sous les Alpes).
  2. Une marge passive résulte d'un étirement : blocs basculés, failles normales, sédiments anté-rift (basculés), syn-rift (en éventail) et post-rift (horizontaux).
  3. Une ophiolite = fragment de lithosphère océanique : péridotites (serpentinisées), gabbros, basaltes en coussins, radiolarites. Elle prouve l'existence d'un océan disparu.
  4. Le métamorphisme transforme une roche à l'état solide ; ses minéraux enregistrent la pression et la température subies.
  5. Subduction = métamorphisme haute pression - basse température : gabbro → schiste vert (chlorite, actinote) → schiste bleu (glaucophane) → éclogite (grenat, jadéite).
  6. La coésite de Dora Maira prouve l'enfouissement de croûte continentale à plus de km au début de la collision.
  7. : environ km par GPa.
  8. Histoire alpine : rifting (Trias-Jurassique) → océan (Jurassique) → subduction (Crétacé-Éocène) → collision (depuis environ Ma).

Et pour t’entraîner : 10 QCM corrigés et 4 exercices type bac, avec indices et corrections rédigées.

Loading...