La collision

La collision


La collision est l’aboutissement d’un phénomène géodynamique de très grande ampleur : l’affrontement de deux lithosphères continentales. Comme la subduction, ce phénomène caractérise des frontières de convergence mais, contrairement à celle-ci, la sismicité y est plus diffuse, le volcanisme généralement plus discret. Dans tous les cas, la collision se manifeste par la mise en place de chaîne de montagnes, telles les Alpes et l’Himalaya.

I – La fermeture d’un domaine océanique avant la collision

1) Les témoins d’un domaine océanique et de ses marges continentales

· Dans les Alpes, et dans d’autres chaînes de collision, on observe à l’affleurement la présence d’ophiolites, association de roches caractéristiques d’un domaine océanique : sédiments océaniques, basaltes en pillows qui traduisent un épanchement de lave en milieu aquatique, gabbros qui signifient un refroidissement lent dans une chambre magmatique et péridotites qui correspondent aux roches du manteau. Dans certaines conditions exceptionnelles, ces roches, malgré leur incorporation à la chaîne de collision, conservent les traces de processus associés à leur mise en place au niveau de la dorsale comme la présence de filons et l’hydratation hydrothermale.
· Cependant, d’une manière générale, les fragments de lithosphère océaniques sont mélangés à des dépôts sédimentaires et des morceaux de croûte continentale ; l’ensemble est également déformé et métamorphisé.
· Ce domaine océanique, dont la géométrie « anté-subduction » peut être reconstituée grâce aux techniques de positionnement des masses continentales, est limité par deux marges qui présentent une structure en blocs basculés séparés par des failles normales et recouverts par des formations sédimentaires caractéristiques (sédiments anté-rift, sédiments syn-rift, et sédiments post-rift), la mise en place de la croûte océanique étant contemporaine des dépôts post-rifts.

2) Le métamorphisme témoins d’une subduction

· Les fragments de domaine océanique observés dans les chaînes de collision ont subi un métamorphisme caractéristique des zones de subduction, c’est-à-dire une transformation minéralogique due à une forte augmentation de pression et une faible augmentation de température, selon un gradient géothermique moyen, d’environ 10 °C/km. Les basaltes et les gabbros de la croûte océanique donnent, selon les profondeurs atteintes, des schistes bleus ou des éclogites.
· Des minéraux de très hautes pressions, découverts dans les Alpes et montrant un enfoncement de roches océaniques et continentales jusqu’à plus de 100 km de profondeur puis un retour à la surface, ont été retrouvés dans la plupart des chaînes de collision y compris les chaînes anciennes.
· Ces fragments de lithosphère océanique et continentale ont été ramenés vers la surface par des mécanismes tectoniques complexes qui sont encore discutés, l’un des problèmes majeurs étant d’expliquer une remontée rapide du matériel dense… destiné à disparaître par subduction !

II – Collision, déformation des marges, et épaississement crustal

1) De la subduction à la collision

· Lorsque le domaine océanique est complètement fermé par subduction, l’extrémité amincie de la marge qui fait transition entre le domaine continental et le domaine océanique entre dans le plan de subduction. Au cours de cette subduction, la croûte continentale subit des transformations minéralogiques traduisant une forte augmentation de pression et une faible augmentation de température.
· Au fur et à mesure de l’engagement de la marge dans le plan de subduction, ses structures géologiques subissent un « écaillage », provoqué par le poinçonnement du coin de manteau rigide de la plaque chevauchante à la manière d’un gigantesque rabot. Cela conduit à la formation d’un véritable « prisme d’accrétion », à l’échelle crustale. Au sein de cet ensemble très déformé et ayant subi un métamorphisme de subduction, des morceaux de lithosphères océanique et continentale sont associés.

2) Une convergence absorbée par un raccourcissement général des marges

La croûte continentale, de densité plus faible que la croûte océanique, devient de plus en plus épaisse au fur et à mesure où elle s’engage dans la subduction ; elle devient alors un frein à la subduction, et l’écaillage affecte des morceaux de croûte de plus en plus épais. Cela entraîne l’apparition de grands chevauchements crustaux qui affectent aussi les formations sédimentaires superficielles. Les déformations observables à l’affleurement : plis, failles, et charriages, traduisant un raccourcissement important, se retrouvent à l’échelle de la croûte.

3) Une convergence à l’origine des reliefs et d’une racine

La superposition de ces formations crustales d’une épaisseur de quelque 10 km, conduit à un épaississement de la croûte continentale jusqu’à quasiment doubler son épaisseur initiale. Cet épaississement crustal et les déformations associées ont deux conséquences : d’une part la création de reliefs à l’origine de la chaîne de montagnes, et d’autre part la création d’une racine crustale mise en évidence par les données sismiques. Tant que la convergence se poursuit, le relief et la racine crustale se maintiennent.

III – Une évolution post-collision

· Lorsque la convergence cesse, les forces qui entretenaient le relief et la racine crustale disparaissent : cela conduit à un amincissement de la croûte épaissie, jusqu’à ce qu’elle retrouve son épaisseur stable de 35 km environ. L’érosion en surface joue également un rôle majeur en aplanissent les reliefs.
· Cette croûte pourra à nouveau subir un étirement à l’origine d’un nouvel océan qui, par fermeture, donnera naissance à une nouvelle chaîne de montagnes.