Lithosphère - partie B

1. Lithosphère - partie B Évolution terrestre- échelle de temps Processus et interfaces (terre-eau-air) Denise Fontaine – département des sciences de la Terre et Atmosphère - UQAM

2. Structure terrestre ou géodynamique Structure interne de la Terre :1. Croûte continentale2. Croûte océanique3. Manteau supérieur (ou Asthénosphère)4. Manteau inférieur (ou Mésosphère)5.Noyau externe6.Noyau interne (ou graine)A.Discontinuité de MohorovičićB.Discontinuité de GutenbergC.Discontinuité de Lehmann La croûte continentale ne mesure qu’entre 30 et 65 km. Augmentation de la densité en A et réfraction des ondes.

3. Chaleur interne de la terre (3)Zone de subduction, où une plaque s’enfonce parfois jusqu’à plusieurs centaines de kilomètres dans le manteau; (5) Volcanisme actif. (7) Panache de matière plus chaude qui, partant de la limite avec le noyau, fond partiellement en arrivant près de la surface de la Terre et produit le volcanisme de point chaud. Structure interne du globe terrestre. Dessin de Doc Carbur 2005 - Wikipedia-

4. Quantité moléculaire fixe – densité différente – volume différent • La quantité de matière, molécules sous forme de solides, de liquide et de gaz est relativement fixe sur la terre (exception des météorites); • L’eau soit sous forme gazeuse ou liquide produit de l’oxydation ou de l’hydroxylation; • Changement de forme cristalline et changement de volume: un sulfate est plus volumineux qu’un sulfure; • Les oxydes et les sulfates sont moins denses que les métaux; • Les silicates blancs (sans fer) sont plus stables que les sulfures; • L’eau dissous tout. Il suffit d’y mettre le temps. • Un sol organique est moins tassé, moins dense qu’un sol minéral; • Aux zones de contact des phases, il y a déplacement des masses, érosion, compression, compaction, oxydo-réduction fusion; • Les zones volcaniques soulèvent des portions de la croute terrestre en même temps, qu’elles forme des appareils volcaniques.

5. Montagnes Les montagnes peuvent être d’origine volcanique ou bien, le résultat de la compression des sédiments du fond de l’océan ou de bordure de continent. La plasticité des fonds marins produit, sous l’effet de la compression, des plissements successifs. Ces montagnes sont faciles à identifier par la nature de la roche métamorphique et par la présence de fossiles marin ou lacustres identifiables à quelques milliers de mètres de hauteur. Exemples : Miguasha, les Appalaches

6. Parc national des glaciers Orogénèse : soulèvement de fonds marins . Exposition des strates sédimentaires/ métamorphiques Charnière de plis À la frontière entre Montana et Canada – lac glaciaire

7. Plaques océaniques – roches ignées La roche ignée apparait au milieu des dorsales océaniques et pousse les plaques océaniques; À une extrémité, les plaques s’éloignent les unes des autres et à l’autre extrémité s’enfoncent sous la plaque adjacente qui est à nouveau mise en fusion et recyclée selon la théorie des plaques tectoniques; La roche ignée peut être extrusive (Islande) ou intrusive (les Montérégiennes).

8. Harry Hesse -1962 – Confirmation en 1972 Comme soldat et géologue, durant la guerre du Pacifique, Hesse découvre sur les cartes bathymétriques le relief du fond des océans. Il propose la théorie de du «tapis roulant». En 1972 on fore dans les zones profondes pour dater l’âge des couches ignées océaniques. Celles près des dorsales sont beaucoup plus jeunes que celles qui en sont éloignées.

9. Mécanismes de déplacement Le moteur est constitué par l'action combinée de la gravité terrestre et des grandes cellules de convection dans le manteau résultant du flux de chaleur qui va du centre vers l'extérieur de la terre, un flux de chaleur qui est relié à la décomposition des éléments radioactifs contenus dans les minéraux constitutifs du manteau.

10. Âge des roches - NOAA

11. Évolution terrestre Vidéo : Déplacement des continents

12. Temps géologiques NASA Lire de gauche à droite

13. Paléozoïque 540 Ma à 240 Ma Tropiques au Québec En Beauce on découvre des oasis sous les vents chauds – Lavoie Denis Commission géologique du Canada. À Miguasha les fossiles montrent des poissons à poumons qui sont en partie terrestre car l’ancienne mer est devenu une zone boueuse. Cette zone est en-dessous de l’équateur, et chaude. Miguasha

14. Formation de l’océan Atlantique 200Ma à maintenant • Les continents se séparent sous l’impulsion des crêtes océaniques; • Formation de l’océan Atlantique; • Les continents changent leur orientation géographique; • L’Amérique du Nord se déplace: • d’abord en direction Nord-Ouest; • ensuite en direction franc Ouest. Pour actionner l’animation: déplacer la souris du coin en haut à gauche vers le coin bas à droite

15. MiguashaDévonien Au Carbonifère, il y a 300 Ma, que l’Euramerica et le Gondwana étaient complètement regroupés pour former un unique méga continent, la Pangée. Celle-ci sera par la suite à nouveau morcelée, laissant place à l’Atlantique. La chaîne de montagnes de l’Euramerica sera scindée par cet événement et dispersée de part et d’autre de l’océan. Ces montagnes, on les appelle aujourd’hui Appalaches.

16. Du poisson au tétrapodes

17. Côté atlantique -Nord • Au Québec, le Dévonien, le Silurien, le Carbonifère , le Trias, le Jurassique ( de 395 à 150Ma) ne sont quasiment pas présents – Les glaciers les ont érodés. • Sauf pour le site de Miguasha où un lambeau de Dévonien a été conservé. C’est le début de l’ouverture de l’océan et on y trouve des poissons très anciens. Sur l’île Ste-Hélène…sous le resto Hélène de Champlain….on y voyait des brèches d’explosion. • À la fin du Carbonifère, il y a 300 Ma, l’Euramerica et le Gondwana sont complètement regroupés pour former un unique méga continent, la Pangée. • Celle-ci sera par la suite à nouveau morcelée, laissant place à l’Atlantique. La chaîne de montagnes de l’Euramerica sera scindée par cet événement et dispersée de part et d’autre de l’océan.

18. Pangée – 250Ma

19. A du N – Europe – Afrique du Nord • Ces montagnes, on les appelle aujourd’hui Appalaches en Amérique du Nord, de l’Alabama à l’île de Terre-Neuve, Calédoniennes sur les îles britanniques avec les Highlands d’Écosse, et Scandes en Norvège et en Suède. On les trouve aussi sur la bordure est du Groenland et les Mauritanides de l’ouest du continent africain leur sont aussi associées. • Au Dévonien, les Appalaches poursuivent leur ascension. Elles ont dû atteindre des élévations beaucoup plus grandes avec des sommets plus escarpés qu’aujourd’hui. Des millions d’années d’érosion plus tard, au cœur de la Gaspésie, elles affichent leurs rondeurs vallonnées en une véritable mer de montagnes. • Les roches des Appalaches sont en général plus anciennes que le Dévonien: Ordoviciennes . Voir plus de détails : http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s5/5.3.plate-forme.appalaches.html

20. Appalaches et vallée du St-Laurent Le fond marin compressé à la formation des Appalaches conserve une zone en lentille qui forme les roches calcaires de la vallée du St-Laurent. Ces forces ont fait glisser la masse des Appalaches par le jeu de la faille Logan qui est à la base de la vallée du le St-Laurent. Une série de failles sous-jacentes sont recouvertes par les calcaires.

21. Continents du futur http://www.scotese.com/credits.htm

22. Échelle de temps et Histoire de la terre

23. Ga = milliard d’années Ma = million d’années Unité = heure

24. 2,5 milliards d'années dans le grand canyon – bibliothèque du le temps Intrusives, métamorphiques et sédimentaires

26. Plus vieil organisme vivant Le stromatolithe est reconnu comme le plus vieil organisme de type microbien qui sécrétant un mucus agglomère des poussières de roche et structure ces sortes de colonnes. Stromatolithes actuels.

27. La plus vieille roche analysée Découvert en 2008 dans le Nord-du-Québec, à une trentaine de kilomètres du village inuit d'Inukjuak, le minéral est âgé de 4,28 milliards d'années - ce qui place sa formation très peu de temps, toutes proportions gardées, après celle de la Terre, il y a 4,56 milliards d'années. (Précambrien) C'est à un géochronologue de l'Université du Québec à Montréal (UQAM), Jean David, que l'on doit la découverte de ce «gisement» de roches extrêmement anciennes, en 2001. À l'époque, la datation indiquait 3,8 milliards d'années, mais un doctorant de McGill, Jonathan O'Neil, a ensuite trouvé un endroit encore plus ancien. Certains chercheurs pensent même que la précipitation de magnétique pourrait être provoquée par des bactéries. Si c'était le cas, ces roches montreraient les plus anciennes traces de la vie sur Terre, mais les chercheurs n'ont pas encore de preuves tangibles.

28. Processus de surface – érosion par glaciation

29. 3 évènements principaux pour le Québec • Pangée et orogénèse appalachienne; • formation de l’Atlantique-Nord; • Glaciation. Évènements pour l’Ouest du Canada • Mer intérieur Carbonifère; • Formation des chaines de montagnes de l’Ouest.

30. Processus http://terre.haplosciences.com/tectonique.html

31. http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/image/sedthick9.jpg

32. Zone de subduction Aux limites des plaques, une plaque descend sous celle qu’elle rencontre; il y une direction connue. Il y a 2 possibilités : extrusion (volcans) ou intrusion (zone restant sous terre) de roche en fusion. De là, les géologues (pétrologie) peuvent déduire des roches actuelles, leur origine pétrologique. Était-ce un volcan ou une masse en fusion restée sous terre (Montérégiennes).

33. Séquence d’évènements géologiquesentre l’Ordovicien, le Silurien, le Dévonien, et le Carbonifère – à 230 Ma • La séquence d’évènements est une suite formée de: • Arrivé de magma et/ou formation de volcans; • Orogénèse ou formation de montagnes; • Érosion – la glaciation en est un mécanisme; • Transgression marine – érosion; • Subsidence; • Métamorphisme; • Plissements; • Plissement de formation de failles; • La géologie en structurale étudie ces phénomènes.

36. Âges relatifs Sédimentaires en lits Intrusives A Intrusive B

37. Le mode glaciaire = érosion • Épaississement par apport de neige; • 3 km d’épais au maximum??? = poids; • Moins d’eau dans les mers = baisse des niveaux et remontée des niveaux (transgression marine) = détection des berges anciennes; • Mouvement tectonique = jeu vertical des masse rocheuses = failles importantes aux limites des plaques (isostasie); • Enfoncement sous le poids et relèvement à la fonte (subsidence); • Sous le poids déplacement latérale des langues glaciaires = stries dans la roches résiduelle; • Apparition et disparition d’espèces (marines vs terrestres ou marines vs eaux saumâtres).

38. Pourquoi du gel? L’inclinaison de la terre actuelle détermine une zone de gel permanent en fonction de l’angle des radiations solaires . Or lors des épisodes glaciaires répertoriées, l’inclinaison a pu changée, l’obscurcissement de l’atmosphère a probablement joué un rôle, la présence de CO2 aussi. L’emplacement des continents et la position des pôles a changée aussi. Mais la distribution du rayonnement solaire y a contribuée.

39. Réflexion – absorption d’énergie

40. Périodes glaciaires - Wikipédia • Les évidences actuelles des glaciations • Les oscillations périodiques de l'orbite de la Terre (cf. les paramètres de Milanković, paramètres astronomiques); • Associées à des variations hypothétiques et périodiques dans le rayonnement solaire (11ans); • Variations de CO2; • Les effets d'un déplacement d'importantes masses continentales vers les régions polaires (paramètres tectoniques); • Variation des températures mesurée par les coquillages.

41. Comparaison de l’activité solaire et des périodes glaciaires Fluctuations de l’activité solaire Le maximum médiéval correspond à l’installation des Viking au Groënland de 984 à 1300 et 1400 – qui signifie Terre verte

42. 7 périodes glaciaires reconnues entre 600 000 et 10 000 ans - Wikipédia

43. Isotopes - 16O vs 18O • L'isotope 18 de l'oxygène (18O) est moins importante dans les eaux océaniques proches des pôles que dans celles proches de l'équateur. Concentration dans les calcaires. • Cet isotope est plus lourd que l'isotope 16O ; • Évaporation plus difficile; • Condensation plutôt facile; • Condensation = une migration importante vers les pôles. • Moins il y a d'isotope 18O = baisse de température moment de la formation de la glace. • Augmentation de l'isotope 18O dans une carotte benthique tropicale = un refroidissement global (diminution de la température marine et accumulation de glace aux pôles)[11]. Car le rapport de O18/O16 est plus faible dans la glace que dans la vapeur. • Les sédiments des fonds océaniques et les glaces accumulées aux pôles ou au Groenland ont gardé en mémoire les variations des concentrations des isotopes de l'oxygène au cours du temps. • Glace formée il y a 10 000 ans conserve les isotopes lors de sa formation d’où connaissance du paléoclimat par 18O de l'atmosphère de cette époque. • Selon la concentration, on peut donc reconstituer les fluctuations des températures globales au cours du temps sur de longues périodes et définir ainsi les stades isotopiques de l'oxygène.

44. Traces glaciaires servent aussi de mémoire climatologique • Paysages; • Mesures isotopiques de l’eau (O16/O18) = paléoclimat; • Mesures des isotopiques (C14) de coquillage = âge; • Présences de coquillage marins ou d’eau saumâtre ou d’eau douce = environnement ; • La stratigraphie des dépôts sédimentaires basée sur la préséance= épisodes marine, glaciaire, lacustre; • La suite logique et normale ou les dépôts inversés = épisodes de transgression, régression, oscillation des niveaux… • Dépôt normaux = grossiers en dessous on dit granoclassés; • Dépôts inversés = grossiers au-dessus; • Dépôts en lentilles, en chenaux, en rubans, des varves etc…

45. Dernière glaciation 12000 à 7000 ans D’après Hannes Grobe 23:06, 21 July 2006 (UTC), Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research, Bremerhaven, Germany, translated by Sting

46. Structures typiques du retrait des Islandis • Eskers; • Deltas; • Falaise d’ablation; • Boulders – blocs erratiques; • Stries d’avancement; • Tills; • Drumlins; • Débris arrondis ou anguleux, allongés, en fer à repassé etc.

47. Définitions -Wikipedia • Till : accumulation de débris de roches qui sont entrainés puis abandonnés par les glaciers. Il y a till de fond et tills d’ablation = débris transportés dans et sur le glacier; • moraines glaciaires : • Esker : buttes allongées qui se forment sous la glace; • Bloc erratique (boulder): bloc de roc apporté par le glacier en général de nature différente des roches en place – indique le déplacement maximum du glacier; • Kame: sable et gravier (fluvio-glaciaire) déposés sur le glacier dans une dépression; • Kettle: petits bassins remplis d’eau en aval du glacier; • Drumlins: collines en forme de dos de baleine déposés pendant une stagnation du mouvement du glacier. D’après : André Robitaille et Michel Allard, Guide pratique d'identification des dépôts de surface au Québec, Sainte-Foy, Les Publications du Québec, 1996, 109 p. (ISBN 2-551-16809-0), p. 100

48. «Bibliothèque» des activités anciennes • Les montagnes sont érodées et fournissent des résidus; • Ces rejets sont éparpillés par l’eau des glaciers des mers, des torrents des mers – éboulements – fonds marins – les chenaux… • Ils sont déplacés par le vents en millieu aride - les sables crées des dunes ; • Asséchées les argiles montrent des fissures de dessiccation, des traces de gouttes d’eau, ou gardent en périodes semi-marécageuses, des traces de pas d’animaux.

49. Structures - Wikipédia

50. Direction des glaciers • La forme des éléments nous indique la direction dans laquelle avançait le glacier • Drumlins : dos de baleine; • Stries glaciaires : Bernier-Occhietti • Montagne et falaises: mont-St-Hilaire; • Les falaises des Hautes Gorges - La Malbaie : Le dernier Glaciaire (environ 120 000 à 10 000 ans) est nommé glaciation de Würm dans les Alpes, Weichsel en Europe du Nord et Wisconsin en Amérique du Nord