SVT : Domaine Continental Et Sa Dynamique

Chap 1 – Les caractéristiques du domaine continental

LIVRE p.122 à 145

A) L’équilibre dynamique de la lithosphère

1) Notion d’isostasie

Il existe une surface de compensation à l’intérieur du globe ; c’est une surface en dessous de laquelle les masses rocheuses seraient réparties de façon homogène dans le globe. Les roches situées au dessus de cette surface, flotteraient sur les matériaux plus

2

profonds et la pression exercée par leur poids est la même en tout point de cette surface. C’est l’isostasie ou équilibre isostatique.

Comment concilier isostasie et relief continental ?

2) Les modèles historiques

Selon un modèle de type Airy (1801-1892) proposé au milieu du XIXème siècle (bien avant Wegener donc), on explique deux altitudes différentes par la présence de matériaux de même densité (même nature géologique) mais d'épaisseurs différentes "flottant" sur le manteau.

Deux planches de bois de même essence mais d'épaisseurs différentes flottent sur l'eau, mais la planche la plus épaisse dépasse plus du niveau de l'eau.

(Bordas TS 2012 p145)

Pour résumer : les variations de relief à densité constante sont compensées par des racines.

Selon un modèle contemporain d’Airy, de type Pratt (1809-1871), deux altitudes différentes s'expliquent par la présence de matériaux de densités (natures) différentes « flottant » sur le manteau.

Deux plaques de même épaisseur, l'une d’une essence de bois, l'autre d’une autre essence de bois (ou de polystyrène), flottent mais la moins dense dépasse plus de l'eau.

(Bordas TS 2012 p145)

Pour résumer : les variations de relief sont compensées par des variations de densité.

Mais, les données de terrain ne permettent pas de valider cette hypothèse puisque la densité de la croûte terrestre ne varie pas en fonction de l’altitude.

Le modèle de Pratt est le modèle admis aujourd’hui. Le relief des chaînes de montagnes est compensé par une racine crustale.

3

3) Isostasie et racine crustale

On considère deux colonnes de lithosphère continentale de section S identique : l’une dans une zone située au niveau de la mer, l’autre dans une zone d’altitude h présentant une racine d’épaisseur R. Ces deux colonnes sont en équilibre isostasique, elles exercent donc la même pression sur le manteau sous-jacent. La pression exercée par une colonne de roches de masse m sur une surface S est égale à : P = mg/S. La masse d’une colonne de roche est égale à : m = V ρ où µ = d ρ eau et V = S H donc m = S H d ρ eau Les deux colonnes ayant la même section, cela implique que leur masse est égale. Il est alors possible de calculer la relation entre h et R pour toute colonne …et de l’appliquer pour un relief de 2000 m d’altitude, puis de 3500 m.

g : accélération de la pesanteur ρ : masse volumique H hauteur de la colonne d : densité du matériau considéré (pour la croûte continentale dCC = 2,7 ; pour le manteau dM = 3,3)

masse colonne de gauche = masse colonne de droite

(dCC épCC) + (dM R ) + (datmosphère h) = dcc (h + épCC + R)

dM R = dCC h + dCC R

dM R - dCC R = dCC h

R = dCC h / (dM – dCC)

R = 2,7 / (3,3 – 2,7) x h = 4,5 . h

R = 4,5 . h

R = 4,5 . 2 = 9 km , quand h = 2 km

R = 4,5 . 3,5 = 15,75 km , quand h = 3,5 km

4) Equilibre dynamique :

C’est un équilibre dynamique car il existe des mouvements verticaux de grande ampleur dans les enveloppes externes du globe au cours du temps ; ces mouvements sont appelés réajustements isostasiques.

Exemple du bouclier scandinave Au cours des 20000 dernières années, la Scandinavie s’est soulevée. Des plages fossiles âgées de 5000 ans se situent actuellement à 150 m d'altitude. Ce soulèvement a atteint 2 à 3 cm/an.

4

En fait, il y a 20000 ans, la Scandinavie, recouverte par un immense glacier (inlandsis) s’est affaissée jusqu’à l’équilibre isostasique.

Belin TS 2012 p 156

La fonte des glaces a libéré le socle de cette surcharge et a provoqué le retour à l’équilibre. On appelle ce phénomène le rebond isostatique, le rebond post-glaciaire.

Exemple de l’érosion des reliefs

Les chaînes de montagnes possèdent une racine profonde de roches moins denses que celles du manteau sous-jacent. L'érosion des montagnes jeunes est de 200 m/Ma (50 m/Ma pour l'ensemble des continents). À cette allure et sans réajustement isostatique, tout le relief actuel des Alpes , mises en place il y a 50 Ma, serait arasé (en 50 Ma  200 x 50 m = 10 000m soit 10 km). Au fur et à mesure de la destruction du relief, la masse disparue est compensée en profondeur par de la masse plus dense ; il y a remontée progressive des masses moins denses, et l'érosion est entretenue. Cette remontée progressive au fur et à mesure de l'érosion explique les affleurements granitiques et gneissiques (qui se mettent en place en profondeur) dans les chaînes anciennes.

Remarque : les données « modernes » (altimétrie par satellites et données GPS) permettent de suivre les réajustements isostasiques.

Bilan : la lithosphère (croûte + manteau lithosphérique) est en équilibre isostasique sur l’asthénosphère plus dense et plus déformable. Tout relief est compensé par une racine crustale.

Les différences d’altitude moyenne des continents (840 m) et de profondeur moyenne des océans (3800m) s’expliquent par des différences crustales.

5

Ainsi l’enveloppe rocheuse superficielle de la Terre flotterait sur les couches plus profondes comme un glaçon dans un verre d’eau.

...