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INTRODUCTION À LA GÉOLOGIE La dynamique de la lithosphère Gilbert Boillot Profe

INTRODUCTION À LA GÉOLOGIE La dynamique de la lithosphère Gilbert Boillot Professeur honoraire à l’UPMC (Sorbonne Universités) Philippe Huchon Professeur à l’UPMC (Sorbonne Universités) à l’UMR Institut des Sciences de la Terre Paris, CNRS/UPMC Yves Lagabrielle Directeur de recherche au CNRS à l’UMR Géosciences, Université de Rennes 1 Glossaire des termes de physique Jacques Boutler Maître de conférences honoraire à l’UPMC (Sorbonne Universités) 5e édition Retrouver ce titre sur Numilog.com DES MÊMES AUTEURS • G. Boillot, L. Montadert, M. Lemoine et B. Biju-Duval : Les marges continentales actuelles et fossiles autour de la France. Paris, Masson, 1984, 342 p. • G. Boillot et C. Coulon : La déchirure continentale et l’ouverture océanique. Paris, Gordon and Breach Science Publishers, 1998, 212 p. • G. Boillot : Les Laisses de Mer. Chronique d’une carrière scientifique. Paris, L’Harmattan, 2005, 174 p. G. Boillot est également l’auteur de six autres récits publiés chez le même éditeur. • Y. Lagabrielle et coll. : Mémo visuel de Géologie. Dunod (sortie prévue 2013). • Y. Lagabrielle, S. Leroy et coll. : Le visage sous-marin de la Terre – Éléments de géodynamique CCGM- CNRS, Paris, co-édition, 2005. • S. Lallemand, P. Huchon, L. Jolivet et G. Prouteau : Convergence lithosphérique. Paris, Vuibert, 2005, 182 p. • C. Pomerol, Y. Lagabrielle, M. Renard et S. Guillot: : Éléments de géologie, 14e édition. Paris, Dunod, 2011, 944 p. Illustration de couverture : Coucher de soleil au sommet du plus haut relief terrestre : Le Maura Kea. Ce volcan de point chaud situé à l’extrémité de la chaîne Empereur-Hawaii culmine à environ 10 000 m au-dessus de la croûte océanique de la plaque Pacifique. Les points chauds sont décrits dans la fiche 1.7 © Photo Mathieu Lagabrielle. © Dunod, Paris, 2000, 2003, 2008, 2013 © Masson, Paris, 1996 pour la 1re édition ISBN 978-2-10-070003-5 Retrouver ce titre sur Numilog.com © Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit. Table des matières AVANT-PROPOS 1 CHAPITRE I • INTRODUCTION 3 1.1 Le temps et l’espace géologiques 3 1.2 Lithosphère et asthénosphère 8 1.2.1 La lithosphère élastique 9 1.2.2 La lithosphère sismique 10 1.2.3 La lithosphère thermique 12 1.3 La tectonique des plaques 14 1.4 La croûte et le manteau 20 1.5 Le comportement mécanique de la lithosphère 23 CHAPITRE II • OCÉAN ET CONTINENT 43 2.1 La fabrication de la croûte aux dépens du manteau 43 2.2 La lithosphère océanique 47 2.3 La lithosphère continentale 54 2.4 Conclusion: océan et continent 61 Retrouver ce titre sur Numilog.com IV Introduction à la géologie CHAPITRE III • L’ÉQUILIBRE ISOSTATIQUE ET LES MOUVEMENTS VERTICAUX DE LA LITHOSPHÈRE 71 3.1 Le principe d’isostasie et l’équilibre isostatique local 71 3.2 Les mouvements verticaux de la lithosphère provoqués par les variations de l’épaisseur crustale 76 3.3 Les mouvements verticaux de la lithosphère provoqués par son état thermique et son épaisseur 81 3.4 Les mouvements verticaux de la lithosphère provoqués par son élasticité 85 CHAPITRE IV • LES CONSÉQUENCES DES MOUVEMENTS HORIZONTAUX DE LA LITHOSPHÈRE : LA DIVERGENCE 91 4.1 La déchirure continentale 91 4.2 Rifting «actif» et rifting «passif» 99 4.3 La rupture continentale et les différentes sortes de marges continentales passives 103 4.4 L’ouverture océanique 107 CHAPITRE V • LES CONSÉQUENCES DES MOUVEMENTS HORIZONTAUX DE LA LITHOSPHÈRE : LA CONVERGENCE 131 5.1 La séismicité et la déformation active dans les zones de subduction 133 5.2 L’accrétion continentale et l’érosion tectonique dans les zones de subduction 137 5.3 La collision continentale 143 5.4 L’effondrement des chaînes de montagnes après la collision 150 5.5 L’exhumation tectonique des roches métamorphiques 153 5.5.1 Le métamorphisme 153 5.5.2 La dénudation tectonique des terrains métamorphiques 156 CONCLUSION 204 Pour en savoir plus 206 Glossaire des termes de physique 208 INDEX 231 LÉGENDES COMPLÈTES DES PLANCHES COULEURS 235 Retrouver ce titre sur Numilog.com © Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit. Table des ﬁches Fiche 1.1 : Hawaii 28 Fiche 1.2 : Groenland-Scandinavie 29 Fiche 1.3 : Îles Loyauté 30 Fiche 1.4 : Taiwan 31 Fiche 1.5 : Mer Rouge et Fossé rhénan 33 Fiche 1.6 : Subduction et moteur des plaques 35 Fiche 1.7 : Conceptions récentes sur les points chauds et sur la convection du manteau 37 Fiche 1.8 : La cinématique des plaques, du modèle de Le Pichon (1968) à MORVEL (2010) 41 Fiche 2.1 : Vitesses d’expansion des dorsales mondiales 62 Fiche 2.2 : Dorsales océaniques, flux géothermique et tomographie sismique à 150 km 64 Fiche 2.3 : Bathymétrie comparée : dorsales lentes et rapides 65 Fiche 2.4 : Structure et fonctionnement de l’axe des dorsales lentes et rapides 67 Fiche 3.1 : L’étude de la subsidence des bassins sédimentaires 87 Fiche 3.2 : La stratigraphie séquentielle et l’analyse des bassins sédimentaires 89 Fiche 4.1 : Le rift de Corinthe 111 Fiche 4.2 : Le rift est-africain 112 Fiche 4.3 : Les rifts de l’Europe 114 Fiche 4.4 : Marge ouest ibérique et analogues 116 Fiche 4.5 : Marge de Norvège 119 Fiche 4.6 : Marge de Ghana-Côte d’Ivoire 121 Retrouver ce titre sur Numilog.com VI Table des fiches Fiche 4.7 : Les zones transformantes océaniques 122 Fiche 4.8 : Les failles transformantes continentales 124 Fiche 4.9 : L’exhumation du manteau dans les océans : progrès de l’exploration et évolution des concepts 126 Fiche 5.1 : Les frontières en subduction : présentation 160 Fiche 5.2 : Les Antilles et le prisme de la Barbade 162 Fiche 5.3 : L’Amérique du Sud et le volcanisme des Andes 164 Fiche 5.4 : L’Ouest-Pacifique 166 Fiche 5.5 : La Nouvelle-Zélande 168 Fiche 5.6 : Structure comparée des chaînes de montagne 170 Fiche 5.7 : La collision dans les Alpes 171 Fiche 5.8 : La Méditerranée 173 Fiche 5.9 : La collision Inde-Asie, l’Himalaya et le Tibet 175 Fiche 5.10 : Une chaîne de subduction, la cordillère des Andes 177 Fiche 5.11 : La collision arc-continent de Taiwan 181 Fiche 5.12 : La collision arc-arc du Japon central 183 Fiche 5.13 : Les sutures ophiolitiques : localisation et signification 185 Fiche 5.14 : Les sutures ophiolitiques, position dans les chaînes de montagne 187 Fiche 5.15 : Les ophiolites des Alpes occidentales 188 Fiche 5.16 : Les ophiolites d’Oman 190 Fiche 5.17 : Les ophiolites de Nouvelle Calédonie : subduction, obduction et fermeture de bassin arrière-arc 192 Fiche 5.18 : La province du Basin and Range, un cas particulier d’extension syn- et post-orogénique 197 Fiche 5.19 : L’exhumation des zones internes des chaînes de montagne, rôles de l’extension et de l’érosion 202 Retrouver ce titre sur Numilog.com © Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit. Avant-propos Ce livre a été écrit pour faire partager une conviction: la géologie devient une science fascinante quand elle vise à comprendre plutôt qu’à décrire. Certes, la première étape des recherches géologiques, encore inachevée aujourd’hui, est nécessairement d’exploration et d’inventaire. Mais les Sciences de la Terre sont aussi devenues, au cours des cinquante dernières années, autant des applications de la physique et de la chimie qu’une branche des Sciences Naturelles. Ainsi est née la «géodynamique», qui analyse les forces et les mouvements animant notre Planète à sa surface et en profondeur. Plus précisément, cet ouvrage traite de la géodynamique de la lithosphère, c’est-à-dire de l’enveloppe superficielle et rigide du globe. S’adressant à des lecteurs soucieux d’enrichir leur culture plutôt que leur savoir, il a été débar- rassé autant que possible du vocabulaire spécialisé qui les décourage trop souvent. Il vise à expliquer les phénomènes naturels par les lois physiques élémentaires, dont les termes sont rappelés dans un «glossaire» préparé par J. Boutler et placé en fin de volume. Il reste que la géodynamique est avant tout une science naturelle, fondée sur des observations «de terrain». Pour mieux tenir compte de cette spécificité, le texte des premières éditions du livre, corrigé et mis à jour par G. Boillot avec l’aide de ses co-auteurs, a été enrichi, depuis la troi- sième édition, par des exemples naturels décrits dans des «fiches» à la fin Retrouver ce titre sur Numilog.com 2 Avant-propos des chapitres. Ph. Huchon et Y. Lagabrielle se sont chargés du choix et de la présentation de ces exemples. Les auteurs espèrent ainsi favoriser une double lecture de leur ouvrage, selon le niveau de connaissance et de spécialisation souhaitées: – le «corpus» du livre offre les clefs donnant accès aux illustrations présentées dans les fiches. Il a été écrit pour être lu et pas seulement consulté, les chapitres s’enchaînant comme dans un récit, celui du fonctionnement de notre planète; – les documents réunis dans les fiches visent à apporter au lecteur les arguments concrets à l’appui des concepts exposés dans le corpus. Ainsi composé, le livre s’adresse aux étudiants, aux enseignants ou plus généralement au grand public intéressé par la géologie, et désireux de mieux connaître et comprendre l’univers dans lequel nous vivons, et à mieux situer l’homme dans cet univers. Remerciements: Gilbert Boillot remercie ses amis et collègues G. Grau, J. Kornprobst et M. Lemoine, qui ont lu la première version de ce livre, en lui apportant uploads/Geographie/ a-la-geologie-la-dynamique-de-la-lithosphere.pdf