La lithosphère

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Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Le domaine continental et sa dynamique

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À la surface de la Terre, il existe des océans et des continents. Les continents sont émergés mais sont de même nature que le plancher des océans, c’est ce qu’on appelle la lithosphère. La lithosphère est formée d’une croûte et du manteau lithosphérique qui repose sur l’asthénosphère. Nous allons comparer les lithosphères océanique et continentale, dégager leurs points communs et leurs différences et dire ce qu’ils révèlent de l’histoire géologique de la Terre.

 

Voyons d’abord les caractères communs aux deux lithosphères.

· Le manteau lithosphérique, est constitué de péridotite, roche sombre, verdâtre entièrement cristallisée, formée essentiellement d’olivine et de pyroxène. Ce manteau est de même nature dans les lithosphères continentale et océanique.

· Les deux lithosphères sont rigides, et réagissent aux faibles contraintes en se déformant avant de reprendre leur forme initiale lorsque la contrainte cesse. Si la contrainte est trop forte, la lithosphère se rompt, provoquant des séismes.

· Un autre point commun est que les transferts de chaleur se font par conduction dans les deux lithosphères.

Les deux lithosphères présentent aussi des différences, liées à leurs croûtes respectives.

· La lithosphère continentale a une épaisseur de 120 à 150 kilomètres en moyenne. Elle est donc plus épaisse que la lithosphère océanique dont l’épaisseur est de 60 à 70 kilomètres, au niveau des bassins profonds. La croûte océanique a une épaisseur de 7 kilomètres en moyenne. La croûte continentale est beaucoup plus épaisse, 35 kilomètres en moyenne, et présente des variations importantes dans les chaînes de montagnes récentes, où elle atteint 60 à 70 kilomètres.

· Les croûtes diffèrent aussi par leur nature. La croûte océanique est formée, sous les sédiments, de basaltes et de gabbro. On dira que la composition de la croûte océanique est globalement voisine de celle du basalte. La croûte continentale est plus hétérogène. Sous une couche sédimentaire d’épaisseur variable, se trouvent essentiellement des roches ayant globalement la composition du granite et du gneiss.

· Enfin, la nature différente des croûtes font qu’elles n’ont pas la même densité : 2,7 pour les continents contre 2,9 pour la croûte océanique. Rappelez-vous que la lithosphère est formée d’une croûte et du manteau lithosphérique. Puisque la densité moyenne du manteau est de 3,3, la lithosphère océanique est plus dense que la lithosphère continentale.

Voyons ensuite ce qu’entraînent les différences d’épaisseur et de densité entre les deux lithosphères.

· Pour comprendre l’évolution géologique de la Terre aux cours des âges, il faut savoir que la lithosphère est en équilibre isostatique sur l’asthénosphère, suivant des lois qui sont l’application du principe d’Archimède. La différence d’altitude entre le fond des océans et la surface des continents est liée à une différence de densité et d’épaisseur.

· La lithosphère océanique, plus dense et moins épaisse, est proportionnellement plus enfoncée dans l’asthénosphère que la lithosphère continentale dont l’épaisseur importante conduit à une hauteur plus grande au-dessus de l’asthénosphère.

· La lithosphère continentale a une densité toujours inférieure à celle de l’asthénosphère. Au voisinage des dorsales, la lithosphère océanique, peu épaisse, a une densité inférieure à celle de l’asthénosphère. En s’éloignant des dorsales, le manteau lithosphérique s’épaissit et la lithosphère finit par avoir une densité supérieure à celle de l’asthénosphère. Une lithosphère océanique âgée, donc épaisse et dense, s’enfonce spontanément dans l’asthénosphère. Ainsi commence la subduction.

· En revanche, la lithosphère continentale ne subducte jamais spontanément. Elle peut seulement subducter, en partie, lorsque la collision de deux masses continentales suit la subduction de la lithosphère océanique.

Pour terminer, voyons ce que la différence d’âge entre les deux lithosphères nous révèle sur l’histoire de la Terre.

· En étudiant les variations régulières au cours du temps d’un isotope radioactif contenu dans les minéraux, différentes méthodes de radiochronologie permettent de dater les roches. La méthode rubidium-strontium est l’une de ces méthodes. En calculant le coefficient directeur des droites isochrones obtenues, on détermine l’âge des roches.

· Nous avons vu que la lithosphère océanique subducte spontanément, ce qui entraîne un un recyclage de la lithosphère océanique. Cela vous permet de comprendre pourquoi il n’existe pas de lithosphère océanique âgée de plus de 200 millions d’années.

· Pour la croûte continentale, plusieurs cycles de formation de chaînes de montagnes, résultant à chaque fois d’une collision, se sont succédé. À chaque fois, la lithosphère continentale se déforme mais ne subducte pas et ne disparaît donc pas en profondeur, d’où l’âge élevé de certaines formations continentales.

Récapitulons.

Retenez que la lithosphère océanique, âgée de 200 millions d’années au maximum, est relativement jeune du fait de son recyclage périodique. En revanche, la lithosphère continentale, dont l’âge varie de moins 4 milliards d’années à l’actuel, résulte d’une histoire plus ancienne et complexe.