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COURS 1LA NATURE GÉOLOGIQUE DES CONTINENTS - SUITE
SVT – TERMINALE S – THÈME 1B – LE DOMAINE CONTINENTAL ET SA DYNAMIQUE1B1 – CARACTÉRISATION DU DOMAINE CONTINENTAL
II- Les continents, des ensembles en équilibre
TP 2 – LES CONTINENTS (2) – DES ENSEMBLES EN ÉQUILIBRE
Qu. 2 : On remarque que les balises GPS situées autour de la mer Baltique enregistrent un fort déplacement vertical (proche de 1 cm/an), tandis que celles en Europe centrale ne bougent pas !
Stations Position géographique Vitesse de déplacement en altitude (mm/an)
LROCPOTSBUDPVAASSODASKE0
La Rochelle - FrancePostdam – Allemagne
Copenhague - DanemarkVaasa – FInlande
Sodankyla – FInlandeSkelleftea – Suède
0,060,081,328,96,811,7
Qu. 1 :
Comment expliquer ces mouvements verticaux ?
A- L’équilibre isostatiqueQu. 3 : Pour expliquer ce fait surprenant, reprenons une des premières
découvertes des Sciences Physiques :
Tout corps plongé dans un fluide subit une force verticale égale au poids du volume déplacé
C’est la Poussée d’Archimède
EUREKÂ !!
En langage mathématique
Un corps exerce une force, son poids P
gMPcorps
Le « fluide » réagit avec une poussée
égale, mais en sens opposé
gMPfluide
Cette poussée va s’établir au niveau d’une « surface de compensation »
En langage géologique maintenant
La lithosphère exerce son poids P
gMP elithosphèr
…sur l’asthénosphère, qui se comporte comme un fluide et réagit
avec une poussée égale, mais en sens opposé
gMP èreasthénosph
Cette poussée va s’établir au niveau d’une « surface de compensation », par exemple la base de la lithosphère
à 100 km de profondeur (c’est une surface virtuelle qui n’a de sens que pour le calcul)
Croute continentale
Manteau lithosphérique
ASTHENOSPHERE
LITHOSPHERE
La lithosphère est dite en équilibre isostatique
Le concept de l’isostasie énonce que la lithosphère est en équilibre, car elle exerce la
même force (le même poids) à tout endroit de la surface de compensation
= =Surface decompensation
Altitude 0(~niveau de la mer)
Simplifions nous les calculs à venir…• Le vecteur du champ de pesanteur g étant égal
partout au niveau de la surface de compensation, on peut simplifier et ne pas l’inclure dans tous nos calculs
• Du coup , il ne s’agit plus que de comparer des masses• Comment déterminer la masse de la lithosphère ?
VM • Mais sur quel volume raisonner ?• Faisons simple, choisissons à chaque fois une colonne
virtuelle de section carrée mesurant 1m x1m. Et la, V = 1 x 1 x h, il nous reste qu’a considérer les hauteurs
hM
Or, la lithosphère est un mélange !
Nous avons ici de la croute
Et là, du manteau, qualifié de lithosphérique, puisque solidaire de la lithosphère
Surface de compensation = base de la lithosphère = 100 km
Qu. 4 : Séparés par la discontinuité de Mohorovičić, ou Moho
1 m1 m
hcroûte
hML
Qu. 5 : Quelle est la profondeur du Moho ?
On le sait par l’étude des données sismiques
Pour la station OG02 – H = 32,14 km
Pour les calculs à venir, on considérera une profondeur de 30 km
comme valeur moyenne sous les continents
Qu 6. Calcul 1 : Mtotale = Mcroûte + MML
hcroûte = 30300 m ρcroûte = 2700 kg/m3
hMant.litho = 70000 m ρML = 3300 kg/m3
Avec l’altitude moyenne des continents à 300 m au dessus du niveau 0
Mcroûte continentale = 81,81 106 kg
Mmanteau lithosphérique = 231 106 kg
Mlithosphère = 312,81 106 kg
B- Montagnes et racines crustales
Considérons le Tibet, avec ses 5000 mètres
d’altitude moyenne
Mcroûte continentale = 94,5 106 kghcroûte-Tibet = 35000 m
Qu. 7 : On a un excès de masse du fait du supplément de croûte continentale. Or la masse au niveau de la surface de
compensation sous le Tibet devrait la même qu’ailleurs. Comment cet excès est il compensé ?
Mlithosphère + 5 km Tibet = 325,5 106 kg > 312,81 106 kg
L’excès de masse du à l’altitude doit être compensé par l’existence d’un supplément de matériel peu dense en profondeur à la place de manteau très dense
Surface decompensation
Altitude 0(~niveau de la mer)
+300 mètres
+4700 mètres supplémentaire
+ ?? mètres supplémentaire
On parle de Racine Crustale
Qu. 8 - Calcul 2 : Déterminer l’épaisseur de la racine crustale, la croute continentale
supplémentaire sous un relief
hcroûte = 35000 + x
ρcroûte = 2700 kg/m3 ρML = 3300 kg/m3
Il existe donc une racine crustale d’au moins 21 km sous le Tibet.
x = 21150 mètres
Mlithosphère = 312,81 106 kg
5000 m
30000 m
Racine crustalex mètres
Manteau lithosphérique
Mlithosphère = ρCChCC + ρMLhML
hML = 70000 - x
Qu. 9: Et si on change la nature de la croute ? Remplaçons le granite de la CC par les basaltes et gabbros de la CO
Surface decompensation
Altitude 0(~niveau de la mer)
30000 m
70000 m
Mlithosphère = 312 106 kg Mlithosphère = 316,5 106 kg !!
ρcroûte cont = 2700 kg/m3
ρ croûte océanique = 2850 kg/m3
Qu. 10: L’excès de masse est donc compensé par une moindre épaisseur de croûte océanique
Surface decompensation
Altitude 0(~niveau de la mer) -1578 m
Men excès = 4.5 106 kg hen moins = 1578 m
Qu. 11 : Tache complexe = déterminer la profondeur moyenne de l’océan :
Surface decompensation
Altitude 0(~niveau de la mer)
Mlithosphère = 312 106 kg
hocéan = 4760 m
7000 m
100000 – 7000 – 3000 – hocéan
100000 m
hocéan
ρ Croûte océanique = 2850 kg/m3
ρ eau= 1000 kg/m3
ρM. Lithosphérique = 3300 kg/m3
= ρeauxhocéan + + ρsédx3000 + ρCox7000 + ρML x(90000-hocéan )
ρ Sédiments = 2000 kg/m3
3000 m
Rappelez vous…La répartition des altitudes, dite bimodale, qui servit d’argument à Wegener dans le cadre de sa théorie, s’explique par ces calculs d’isostasie.
Selon les données disponibles, on peut trouver encore un écart entre la valeur mesurée et la valeur calculée, car il existe un phénomène supplémentaire
Il s’agit de la subsidence, l’enfoncement supplémentaire lié à la fois au poids des sédiments accumulés et à l’épaississement de la L.O. au fur et a mesure de l’éloignement de la dorsale
Lors du dernier maximum glaciaire, il y a avait une épaisse couverture glaciaire sur la Scandinavie
Et la disparition de cette masse entraine un soulèvement du continent, dit glacio-isostatique (ou rebond post-glaciaire)