Le vivant • Retracer l’histoire de la Terre
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S’entraîner
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D’après France métropolitaine, juin 2015
Exercice 2
La formation de l’Himalaya
Intérêt du sujet • Ce sujet permet de mobiliser des connaissances sur la subduction pour interpréter des données de terrain et reconstituer les étapes de la formation d’une chaîne de montagnes.
Selon le modèle actuel, la collision continentale se réalise après disparition par subduction de la lithosphère océanique. La subduction concerne aussi l’essentiel de la lithosphère continentale, qui est entraînée par la lithosphère océanique.
Retrouvez, à partir des documents, des arguments qui valident la subduction de lithosphère océanique et de lithosphère continentale.
Document 1Carte géologique simplifiée de l’Himalaya
D’après Himalaya – Tibet, le choc des continents, CNRS, 2003
Document 2Tomographie sismique et foyers sismiques selon une coupe nord-sud au niveau de l’Himalaya
La tomographie sismique est une technique permettant de visualiser en profondeur les variations de la vitesse de propagation des ondes sismiques.
Cette vitesse varie selon la densité du matériau traversé. Une anomalie positive correspond à des matériaux froids et une anomalie négative à des matériaux chauds.
D’après A. Replumaz et al., 2004
Document 3Microphotographie d’une lame mince d’une roche appartenant à la croûte continentale
Cette roche a été récoltée dans la vallée du Kaghan (ouest de l’Himalaya).
Ph© Jean-Philippe Perrillat.
univ-Lyon1
D’après J.P. Perrillat, www.planet-terre.ens-lyon.fr, 2003
Document 4Domaine de stabilité des deux minéraux visibles sur la roche
D’après D. Boutelier, thèse de doctorat,
université de Nice-Sophia Antipolis, 2004
Les clés du sujet
Étape 1. Comprendre le sujet
Les connaissances sur la subduction permettent de repérer les données qui montrent que la formation de l’Himalaya a été précédée par la subduction de la lithosphère océanique de la plaque indienne sous la lithosphère continentale de la plaque eurasiatique.
Les données sur les séismes et les vitesses de propagation des ondes sismiques indiquent que la subduction complète de la lithosphère océanique a été suivie par la subduction de la lithosphère continentale indienne. Enfin, les données sur la coésite révèlent que la croûte de la lithosphère continentale indienne a subi la subduction, comme le manteau de cette lithosphère, mais que des mouvements tectoniques ont engendré son retour vers la surface.
Étape 2. Exploiter les documents
Le document 1 situe la formation de l’Himalaya dans le cadre de la tectonique des plaques et montre des éléments permettant de conclure à la subduction de la lithosphère océanique de la plaque indienne.
Le document 2 apporte des informations en faveur de l’idée que la subduction de la lithosphère océanique indienne s’est prolongée par celle de la lithosphère continentale.
Les documents 3 et 4 fournissent des arguments pour conclure que la croûte continentale de la lithosphère de la plaque indienne a subducté au moins jusqu’à une profondeur de 70-80 km.
Étape 3. Construire la réponse
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I. Subduction de la lithosphère océanique |
Situez l’Himalaya dans le cadre de la tectonique des plaques lithosphériques. Exploitez les données sur les ophiolites et les granites pour fournir des arguments en faveur de la subduction passée de la lithosphère océanique de la plaque indienne. |
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II. Subduction de la lithosphère continentale de la plaque indienne |
Exploitez les données sur les séismes pour argumenter en faveur de la subduction de la lithosphère continentale indienne, qui se prolonge actuellement. |
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III. La croûte continentale indienne subducte aussi |
Expliquez que la présence de la coésite dans une roche de la croûte continentale indienne témoigne de la subduction de la croûte suivie d’une exhumation. |
L’Himalaya est une chaîne de collision résultant de l’affrontement entre la plaque Inde-Australie et la plaque Eurasie. La subduction a joué un rôle important dans son histoire, et c’est encore le cas aujourd’hui. Nous allons voir les données géologiques qui traduisent cette subduction.
I. Subduction de la lithosphère océanique
Le document 1 indique la présence d’ophiolites dans le nord de l’Himalaya. Les ophiolites sont des lambeaux de lithosphère océanique charriés sur de la lithosphère continentale. Elles sont les témoins de l’existence d’un ancien océan, à la place de l’Himalaya, océan qui séparait le continent indien de l’Eurasie. Puisque cet océan a disparu, il y a eu subduction de sa lithosphère océanique sous la lithosphère continentale eurasiatique.
La ligne des ophiolites marque donc la suture entre les lithosphères continentales indienne et eurasiatique suite à la disparition de la lithosphère océanique par subduction sous la lithosphère eurasiatique.
à noter
Des données minéralogiques sur ces ophiolites (par exemple la présence de minéraux comme le grenat, le glaucophane) permettraient de confirmer que ces ophiolites himalayennes ont été subduites, puis ramenées vers la surface.
Les granites au nord de la ligne de suture ophiolitique sont situés sur la plaque eurasiatique chevauchante. Bien qu’on ne dispose pas d’informations précises sur ces granites, ils sont sans doute le témoin d’un magmatisme de subduction, qui contribue à la genèse de roches volcaniques et de roches magmatiques grenues de type granitoïde. C’est un autre argument en faveur d’une subduction océanique passée.
II. Subduction de la lithosphère continentale de la plaque indienne
Le document 2 renseigne sur la structure actuelle en profondeur des lithosphères continentales suivant une coupe sud-nord allant de l’Inde à l’Asie.
Les deux lithosphères, indienne et asiatique, sont reconnaissables par leur couleur bleu foncé sur le profil de tomographie sismique. On constate que la lithosphère indienne plonge vers le nord presque verticalement sous la lithosphère asiatique, jusqu’à des profondeurs de l’ordre de 600 km. Cela indique que cette lithosphère indienne, dont l’épaisseur ne dépasse pas 200 km, a subducté. En outre, l’activité sismique intense dans cette lithosphère indienne souligne que cette subduction est encore aujourd’hui active.
III. La croûte continentale indienne subducte aussi
La lithosphère continentale comprend le manteau lithosphérique et la croûte. Cette croûte continentale est nettement moins dense que le manteau, de sorte qu’on peut se demander si elle peut l’accompagner dans sa subduction.
Le document 3 montre une roche de la croûte continentale indienne située près de la ligne de suture ophiolitique. Cette roche est remarquable par la présence d’un minéral de coésite entouré d’une auréole de quartz. Coésite et quartz sont deux formes minéralogiques ayant la même composition chimique : SiO2 (silice).
Le document 4 indique que la coésite n’est stable qu’à des pressions supérieures à 2,3 GPa, c’est-à-dire pour des roches situées à au moins 70-80 km de profondeur. La roche récoltée à Kaghan en surface a été, au cours de son histoire, menée à une profondeur au moins égale à 70-80 km. Le quartz qu’elle possédait initialement a été transformé en coésite. Elle témoigne d’une subduction de la croûte continentale au moins jusqu’à cette profondeur.
Si cette roche se retrouve actuellement en surface c’est qu’elle a été exhumée. Au cours de cette exhumation, la coésite s’est retrouvée dans des conditions où elle n’a plus été stable. C’est pourquoi elle s’est transformée en quartz, ce qui explique l’auréole de quartz autour de la coésite. Toutefois, cette exhumation a sans doute été rapide, de sorte que toute la coésite ne s’est pas transformée.