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Fiche 4.9 • L’exhumation du manteau dans les océans
Les marges passives
En 1978, un dragage réalisé par le navire Le Noroît au nord de la marge ibérique, à plus
de 350 km des côtes, remontait des fragments de péridotites serpentinisées très altérées
depuis un relief de 200 mètres, nommé «colline 5 100» d'après la cote de son sommet,
situé à la transition entre la croûte continentale amincie et la croûte océanique. Pour
expliquer la présence de ces roches, on a d’abord évoqué un processus de diapirisme
des serpentinites (montée verticale), puis les études sismiques ont montré la présence de
grandes discontinuités peu pentées sous la marge, évoquant les failles de détachements
décrites dans les contextes extensifs continentaux (fiche 5.18). Les premiers modèles
de mise à nu du manteau selon un processus d’exhumation tectonique asymétrique
impliquant une faille de détachement unique ont été publiés autour de l’année 1985
à partir de l'exemple de la marge passive nord-Ibérique. L’étude des ophiolites alpines
permettait ensuite de confirmer ce modèle d’exhumation en pied de marge passive.
Dans les Alpes suisses des Grisons, les unités de la partie supérieure de l’empilement
tectonique sont en effet issues du domaine de transition entre croûtes continentale et
océanique. Les géologues ont ainsi montré que les sédiments du bas de la marge reposent
directement sur le manteau, exhumé au pied du continent par une faille de détachement.
Apport en retour pour l'étude des chaînes de montagne (planche 2)
Les progrès réalisés depuis 30 ans dans la compréhension des processus d’exhumation
du manteau ont un effet sur notre vision de l’évolution des chaînes de montagne. Il
est possible qu’une partie des ophiolites des chaînes alpines provienne de la zone de
transition continent-océan. Ceci conduit à proposer des schémas d’obduction, dans
lesquels une partie de la lithosphère océanique reste adhérente à la plaque supérieure
du prisme orogénique en raison de la continuité avec la lithosphère continentale au
niveau de la transition continent-océan. Ce même phénomène est maintenant envisagé pour expliquer la présence de manteau dans la chaîne des Pyrénées. Le manteau
pyrénéen est représenté par de petits corps de lherzolites associés à des paléo-bassins
crétacés. Le modèle classique en fait des intrusions tectoniques, remontées dans le
fond de ces bassins lors de la phase de coulissage majeure de la plaque Ibérie le long
de la plaque Europe à l’Albien, aux alentours de 110 Ma. Les nouvelles données de
terrain montrent que les lherzolites sont en contact stratigraphique avec des séquences
détritiques remaniant à la fois les carbonates mésozoïques avoisinants et le manteau
lui-même (cf. planche couleur). Ceci montre que les lherzolites ont été exhumées sur
le fond des bassins albiens en réponse à l’extension et à l’amincissement extrême de
la croûte continentale lors du coulissage de l’Ibérie.
Ces recherches sur la transition océan-continent ont été étendues à l’ensemble des
marges passives mondiales. Des affleurements de manteau ont été décrits dans des
situations comparables, par exemple au sud de l’Australie, en bordure de l’Antarctique, et en Atlantique sud. Ces marges passives à manteau exhumé s’opposent
aux marges divergentes dites volcaniques, caractérisées par la mise en place, au
moment du rifting et du début de l’océanisation, de grandes quantités de magma
recouvrant une partie importante de la croûte continentale amincie (fiche 4.5).
Fiche 4.9 • L’exhumation du manteau dans les océans
Les marges passives
En 1978, un dragage réalisé par le navire Le Noroît au nord de la marge ibérique, à plus
de 350 km des côtes, remontait des fragments de péridotites serpentinisées très altérées
depuis un relief de 200 mètres, nommé «colline 5 100» d'après la cote de son sommet,
situé à la transition entre la croûte continentale amincie et la croûte océanique. Pour
expliquer la présence de ces roches, on a d’abord évoqué un processus de diapirisme
des serpentinites (montée verticale), puis les études sismiques ont montré la présence de
grandes discontinuités peu pentées sous la marge, évoquant les failles de détachements
décrites dans les contextes extensifs continentaux (fiche 5.18). Les premiers modèles
de mise à nu du manteau selon un processus d’exhumation tectonique asymétrique
impliquant une faille de détachement unique ont été publiés autour de l’année 1985
à partir de l'exemple de la marge passive nord-Ibérique. L’étude des ophiolites alpines
permettait ensuite de confirmer ce modèle d’exhumation en pied de marge passive.
Dans les Alpes suisses des Grisons, les unités de la partie supérieure de l’empilement
tectonique sont en effet issues du domaine de transition entre croûtes continentale et
océanique. Les géologues ont ainsi montré que les sédiments du bas de la marge reposent
directement sur le manteau, exhumé au pied du continent par une faille de détachement.
Apport en retour pour l'étude des chaînes de montagne (planche 2)
Les progrès réalisés depuis 30 ans dans la compréhension des processus d’exhumation
du manteau ont un effet sur notre vision de l’évolution des chaînes de montagne. Il
est possible qu’une partie des ophiolites des chaînes alpines provienne de la zone de
transition continent-océan. Ceci conduit à proposer des schémas d’obduction, dans
lesquels une partie de la lithosphère océanique reste adhérente à la plaque supérieure
du prisme orogénique en raison de la continuité avec la lithosphère continentale au
niveau de la transition continent-océan. Ce même phénomène est maintenant envisagé pour expliquer la présence de manteau dans la chaîne des Pyrénées. Le manteau
pyrénéen est représenté par de petits corps de lherzolites associés à des paléo-bassins
crétacés. Le modèle classique en fait des intrusions tectoniques, remontées dans le
fond de ces bassins lors de la phase de coulissage majeure de la plaque Ibérie le long
de la plaque Europe à l’Albien, aux alentours de 110 Ma. Les nouvelles données de
terrain montrent que les lherzolites sont en contact stratigraphique avec des séquences
détritiques remaniant à la fois les carbonates mésozoïques avoisinants et le manteau
lui-même (cf. planche couleur). Ceci montre que les lherzolites ont été exhumées sur
le fond des bassins albiens en réponse à l’extension et à l’amincissement extrême de
la croûte continentale lors du coulissage de l’Ibérie.
Ces recherches sur la transition océan-continent ont été étendues à l’ensemble des
marges passives mondiales. Des affleurements de manteau ont été décrits dans des
situations comparables, par exemple au sud de l’Australie, en bordure de l’Antarctique, et en Atlantique sud. Ces marges passives à manteau exhumé s’opposent
aux marges divergentes dites volcaniques, caractérisées par la mise en place, au
moment du rifting et du début de l’océanisation, de grandes quantités de magma
recouvrant une partie importante de la croûte continentale amincie (fiche 4.5).