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Quelques précisions géologiques, partie quatre

Les discontinuités de la Terre

Dans le globe terrestre, il existe des zones où la vitesse de propagation des ondes sismiques se modifie brutalement. Elles correspondent à des changements de milieu, qui délimitent les grandes enveloppes de la Terre. Il existe 3 discontinuités principales :
1 - La discontinuité de Mohorovicic (le Moho ) entre 7 et 60 km de profondeur. C'est la limite entre la croûte océanique ou continentale et le manteau. Accélération brutale des ondes sismiques primaires de 7 à 8 km/s.
2 - La discontinuité de Gutenberg vers 2.900 km. C'est la limite entre le manteau inférieur de silicates solides et le noyau externe fer-nickel liquide. Ondes retardées de 10 mn, forte augmentation de densité et de température de 2.200 à 3.450 °C.
3 - La discontinuité de Lehmann vers 5.371 km. C'est la limite entre le noyau Fe-Ni liquide et la graine Fe-Ni solide qui peut seule transmettre les ondes S.
Il en existe d'autres de moindre importance, telles que la LVZ (zone de moindre vitesse) et la TZ (zone de transition entre manteaux supérieur et inférieur). Par exemple la zone LVZ se situe dans le manteau supérieur, entre 70 et 150 km. C'est la limite inférieure de la lithosphère solide. Dans cette zone, le manteau est déformable et plastique. La vitesse des ondes P et S ralentit brusquement.

   

La bridgmanite, minéral le plus abondant sur Terre

Le manteau occupe 65% du volume de la Terre cristallisée. Il est composé de roches silicatées : les olivines (nom générique, aussi nommées péridotites ) classées en olivine (Mg,Fe)2SiO4, pyroxènes, amphiboles et grenats. Mais la sismologie révèle l'organisation de la Terre en couches concentriques. Les discontinuités majeures sont décrites ci-dessus. Des discontinuités moins brutales ont été observées vers 410, 520 et 670 km de profondeur et ont suscité des expériences de hautes pressions et températures en laboratoire, permettant de suivre l'évolution des roches.
Par réajustements moléculaires dues aux augmentation de pression et température, les olivines se transforment en wadsleyite à partir de 410 km, puis en ringwoodite à partir de 520 km. À 670 km limite entre manteaux supérieur et inférieur, la ringwoodite se dissocie en bridgmanite à 70%. Celle-ci occupe plus de 40% du volume de la Terre et constitue donc le minéral le plus abondant.
La discontinuité sismique de la couche D'' (base du manteau) est une transition vers une phase de très haute pression, la post-bridgmanite.
Note : la bridgmanite portait auparavant le nom de pérovskite MgSiO3).

Les Taffoni

Le taffone (mot corse, pluriel taffoni) est une cavité de plusieurs décimètres à plusieurs mètres de diamètre, creusée dans les roches par l'érosion aérienne en climat sec ou sur certaines côtes. Ils sont dus à la corrosion accélérée superficielle de zones initialement déprimées ou poreuses. Ces zones concentrent l'humidité et sèchent moins vite que les autres. L'altération est accentuée par l'hydratation qui désagrège les cristaux, et avec le vent qui évacue les débris.
L'haloclastie est la désagrégation de la roche liée aux solutions salines, telles qu'on les trouve dans les zones côtières ou les déserts. Les solutions pénètrent la roche par les fissures et les pores. Après évaporation, les sels cristallisés peuvent désolidariser les minéraux. La répétition du cycle entraîne l'alvéolisation ou la desquamation de la roche.

La sédimentation littorale

Les sédiments littoraux sont à dominance carbonatée, due à la production de carbonates biologique et au faible apport de silice continentale. Les organismes marins côtiers prolifèrent et précipitent l'ion calcium prélevé dans l'eau de mer sous forme de carbonate selon plusieurs modes :
* Des animaux fixés fixent le calcium dans leur squelette et édifient des constructions carbonatées : coraux, bryozoaires, certaines éponges.
* Des animaux benthiques fabriquent des coquilles ou tests calcaires qui sont accumulés après leur mort : mollusques gastéropodes ou bivalves, oursins, foraminifères benthiques.
* Des micro-organismes et organismes planctoniques accumulent le carbonate de calcium dans leur test ou leur coquille qui tombent sur le fond après la mort : foraminifères planctoniques, coccolithophoridés (craie), ptéropodes (gastéropodes pélagiques). Leur contribution est prépondérante en haute mer.
* Des algues et des cyanobactéries (algues bleues) précipitent le carbonate autour de leur thalle et agglomèrent les particules calcaires par des mucilages pour former des constructions appelées stromatolites.
Le carbonate de calcium se dépose en aragonite, en calcite, en calcite magnésienne (contenant une quantité variable de MgCO3) et de dolomite (Ca,Mg)CO3. La dissolution dans l'océan dépend de la température : l'eau froide en contient plus que l'eau chaude. Ceci vaut aussi pour le dioxyde de carbone CO2 dont la dissolution acidifie l'océan. L'acide carbonique ainsi formé va dégrader les carbonates, qui disparaîtront à une profondeur supérieure à 4.000 mètres. La dissolution est inversée pour les dépôts siliceux.

Plissements combinés : exemple Alpes - Pyrénées

La plaque ibère se sépare du Massif Armoricain au crétacé moyen 100 Ma et coulisse vers le sud. Elle pivote à l'éocène 50 Ma et percute la plaque européenne. Cette collision continentale fait naître les Pyrénées.
L'orogénèse alpine résultant de la poussée africaine (toujours en cours), antérieure à la collision, forme des plis grossièrement orientés ouest-est. La poussée pyrénéenne y développe des plis orientés nord-sud.