Traces continentales des orogénèses passées

L’Histoire de la Terre débute il y a 4,5 milliards d'années (Ga), quand elle se forme en même temps que les autres planètes à partir d'une nébuleuse solaire (masse de poussières et de gaz en forme de disque) détachée du Soleil en formation. La formation de la Terre par accrétion se termine en moins de 20 millions d'années. Initialement en fusion, la couche externe de la Terre se refroidit pour former une croûte initiale solide.

La lune se serait formée peu de temps après suite à un impact avec un objet céleste gros comme Mars et nommé Théia. Une partie de cet objet se serait mêlée à la Terre et l’autre partie, mêlée à environ 10 % de la masse totale de la Terre aurait été éjectée dans l’espace puis se serait agglomérée pour former la Lune.

L’activité volcanique qui suit l’impact, associé aux très hautes températures (10 000°C) produit une atmosphère primitive par dégazage. 

Lorsque l'eau commence à s'accumuler dans l'atmosphère, comme la température globale de la Terre diminue, les premières pluies se forment aboutissant aux premiers océans.

Les gaz à effet de serre de cette atmosphère permettent de maintenir une température compatible avec la présence d'eau liquide à la surface de la Terre et empêchent les océans de geler alors que la planète ne recevait qu'environ 70 % de la luminosité solaire actuelle.

Cette période de mise en place de l’atmosphère et de la croûte initiale a délimité le premier éon des temps géologique, l’Hadéen, qui se termine avec l’apparition de la vie il y a environ 4 milliards d’années.

Le visage de la Terre est alors dessiné : elle est recouverte d’océans séparant des masses de terres émergées appelées continents.

En refroidissant, la lithosphère, constituée de la croûte et de la partie supérieure rigide du manteau, se solidifie. La lithosphère surmonte l'asthénosphère, qui est solide mais ductile et qui, à l’échelle des temps géologiques, est capable de fluer. 

La lithosphère se fragmente en plaques tectoniques qui se déplacent relativement les unes par rapport aux autres, se heurtant et se combinant en continents qui se fragmentent à leur tour et dérivent pour former de nouvelles configurations. Ce cycle continental est appelé « cycle de Wilson » du nom de John Tuzo Wilson son inventeur.

Vous avez étudié la structure verticale de la lithosphère. 

Si on s’intéresse à sa structure horizontale, on remarque que celle-ci n’est pas homogène. La surface continentale de la Terre est constituée de 3 grandes catégories de provinces géologiques : 

Nous nous intéresserons dans cette leçon aux deux premières.

Toute orogenèse débute donc forcément par la fermeture d’un océan, fermeture liée au rapprochement de 2 masses continentales. Mais qui dit océan… dit continent fracturé…

On parle de cycle orogénique. On estime aujourd'hui qu'un cycle correspond à l'ouverture d'un domaine océanique suivie de sa fermeture et d'une collision continentale.  

Aujourd’hui on peut observer sur la planète, différents stades des étapes de la formation d’une chaîne de montagne. 

La croûte continentale a subi tellement de collisions et de fracturations, qu’aujourd’hui les continents sont constitués de plusieurs cratons et de plusieurs orogènes.  

Ainsi, les cratons ayant la particularité de ne pas se déformer, au fur et à mesure des collisions, seule la périphérie des unités continentales à caractère ductile, pourront subir des déformations. La succession dans l’espace des orogènes traduit une succession de collisions ce qui traduit les cycles de Wilson.

Légende: Vert : plaine ; orange : massifs arrondis de basse altitude ; marron : massifs récents de haute altitude. 

L’étude de la carte géologique de la France métropolitaine, en parallèle de celle des reliefs révèle de grands domaines d’âges différents.

Il y a 200 Ma, au Trias, c’est à dire au début du Mésozoïque, la Pangée est éclatée et un déchirement central est envahi par la Thétys. Au nord se trouve la Laurasie et au Sud de nouveau le Gondwana.

Il y a 180 Ma, l’océan Atlantique commence à s’ouvrir d’abord au Nord ce qui sépare l’Amérique du Nord de la côte Ouest de l’Afrique et de l’Europe. L’océan alpin s’ouvre, scindant l’Europe en deux.   

Il y a 120 Ma, l’ouverture de l’océan Atlantique se réalise entre l’Amérique du Sud et la côte Sud-Ouest de l’Afrique. Cette ouverture provoque une remontée de la plaque africaine vers le nord. Des collisions en découlent. 

Les Pyrénées, correspondent à une collision intracontinentale (sans subduction) qui a eu lieu il y a 80 Ma entre le bloc Ibérien et la plaque Européenne. 

Les Alpes et en arrière-plan le Jura, correspondent à la collision entre la plaque Européenne et la plaque Adriatique associée à la plaque Africaine. Ainsi il y a environ 30 Ma s’effectue la fermeture du jeune océan Alpin alimenté jusqu’alors par la Téthys. 

La mise en place des Alpes et notamment leur racine crustale, a provoqué un déplacement de matériel asthénosphérique vers l’ouest de la France. Ce déplacement de matière fut à l’origine de la surrection (soulèvement) du Massif Central et de son activité volcanique. Les Vosges ont également subit une surrection.