Evolution du concept de géosynclins

Un géosyncline peut être défini comme «un corps ou un sédiment épais, à accumulation rapide, formé dans une longue et étroite ceinture de la mer qui s'affaisse, qui est généralement parallèle au bord d'une plaque». (Dictionnaire de géographie d'Oxford)

On peut aussi dire qu’un géosynclinal est une «très grande dépression linéaire ou déformation de la croûte terrestre, remplie (surtout dans la zone centrale) d’une couche épaisse de sédiments provenant des masses continentales de chaque côté et déposés au sol de la dépression à peu près au même rythme que celle-ci s'est lentement et continuellement apaisée pendant une longue période de temps géologique ». (Dictionnaire de géographie des pingouins)

Evolution du concept de géosynclins:

Le concept de géosynclins est né en 1859. Après des recherches sur la stratigraphie et la structure des Appalaches septentrionaux, James Hall a découvert que les sédiments paléozoïques repliés appartenant aux chaînes de montagnes sont de type marin d'origine peu profonde, d'épaisseur 12 km. . James Hall a également constaté que l'épaisseur était dix à vingt fois supérieure par rapport aux strates rocheuses non pliées d'âges correspondants trouvées dans les basses terres de l'intérieur vers l'ouest.

Le dépôt de séquences massives de schiste, de grès et de calcaire suggère que le sol sous-jacent de roches plus anciennes s'est affaissé de manière similaire. La formation de la montagne a été précédée par de longues périodes de déformation au cours desquelles le processus d'accumulation de sédiments a maintenu un équilibre avec l'affaissement de la croûte. Dana (1873) a appelé de telles géosynclines 'ceintures allongées d'affaissement et de sédimentation.

H. Stille a ensuite catégorisé les géosynclines en miogéosynclines et eugeosynclines. Les eugénosynclines sont caractérisées par une activité volcanique intermittente pendant le processus de sédimentation, alors que les miogéosynclines ont une faible activité volcanique.

Les deux classes se trouvent côte à côte, séparées par une ligne geanticline au milieu. Les miogéosynclinés sont maintenant considérés comme d'anciennes marges continentales comme celles bordant l'océan Atlantique et les eugeosynclins représentent les équivalents inversés et déformés des bassins océaniques de moindre ampleur, tels que les bassins marginaux de la partie occidentale du Pacifique, la mer du Japon et la mer de Chine. Okhotsk.

Schuchert a classé les géosynclinés en fonction de leur taille, de leur emplacement et de leur évolution.

Les trois catégories selon lui sont les suivantes:

(i) Les monogéosynclines sont des régions exceptionnellement longues et étroites. Ces géosynclins sont situés soit à l'intérieur d'un continent, soit le long des zones littorales. Ils sont appelés «mono» car ils ne traversent qu'un cycle de sédimentation et de construction de montagne. Un exemple est le géosynclinal des Appalaches, plié de l’ordovicien au permien.

(ii) Les polygeosynclines sont plus larges que les monogéosynclines. Ces géosynclines avaient une période d'existence plus longue que les monogéosynclines. Ils ont traversé plus d'une phase d'orogenèse. Les géosynclines des Rocheuses et de l'Oural sont des exemples de polygeosynclines. Ces chaînes de montagnes présentent des anticlinaux parallèles complexes appelés lignes geanticlines.

(iii) Les Mesogeosynclines sont entourés de continents de tous les côtés. Ils ont une plus grande profondeur et une histoire géologique longue et complexe.

E. Haug a défini les géosynclins comme des régions d'eaux profondes d'une longueur considérable mais d'une largeur relativement étroite. Haug a dessiné des cartes paléogéographiques du monde pour prouver que les plis actuels sont issus de géosynclins du passé. Haug a postulé cinq masses continentales majeures appartenant à l'ère mésozoïque, à savoir (i) la masse de l'Atlantique Nord (ii) la masse sino-sibérienne (iii) la masse Afrique-Brésil (iv) la masse Australie-Inde et (v) la masse Pacifique. Il a identifié quatre géosynclinés situés entre ces masses rigides: (i) géosyncline des Rocheuses (ii) géosyncline de l'Oural (iii) géosyncline de Téthys et (iv) géosyncline de Circum-Pacific. Selon Haug, les phases de transgression et de régression des mers ont un impact direct sur les marges littorales des géosynclins.

Les sédiments les plus fins se déposent au centre des géosynclinés, tandis que les sédiments les plus grossiers se déposent dans des zones marginales où la profondeur de l'eau est peu profonde. Tous les géosynclinés n'ont pas le même cycle de sédimentation, d'affaissement, de compression et de repliement des sédiments. La théorie de Haug est critiquée à cause de ses idées confuses.

La carte paléogéographique de Haug montre des zones terrestres démesurément plus grandes que les zones océaniques ou les géosynclinés. Les critiques soulèvent des questions sur l'existence d'une telle masse terrestre après l'ère mésozoïque. L'idée de Haug de géosynclinaux profonds n'est également pas acceptable en raison de la découverte de fossiles marins trouvés dans les monts Fold. Les organismes marins à partir desquels les fossiles sont dérivés ne se trouvent que dans les eaux peu profondes. Selon JW Evans, la forme et la forme des géosynclinés changent en fonction des changements qui se produisent dans l'environnement.

Selon Evans, (i) les géosynclinés peuvent être placés entre deux masses continentales, par exemple, le géosynclinal Téthys entre Laurasia et le Gondwana; (ii) des géosynclinés peuvent se trouver devant une montagne ou un plateau, par exemple, après l’origine de l’Himalaya, une longue tranchée située devant l’Himalaya a été remplie de sédiments menant à la formation du vaste Plaines gangétiques; (iii) les géosynclins se trouvent le long des marges continentales; (iv) des géosynclins peuvent exister devant l'embouchure d'une rivière.

Selon Arthur Holmes, les mouvements de la terre plutôt que la sédimentation provoquent l'affaissement des géosynclinés par un processus long et progressif, par exemple, le dépôt de sédiments dans le géosynclinal des Appalaches jusqu'à 12 160 mètres pourrait être possible sur une période de 300 000 000 ans. Holmes identifie quatre types.

(i) Géosyncline formé par migration magmatique:

Holmes considère que la croûte terrestre est composée de trois couches:

a) Couche externe de granodiorite (10-12 km d'épaisseur);

b) amphibolite intermédiaire (20-25 km d'épaisseur); (b) amphibolite intermédiaire (20-25 km d'épaisseur);

c) Éclogite et quelques péridotites. La migration du magma de la couche intermédiaire vers les zones environnantes provoque la subsidence des couches supérieures, conduisant à la formation d'un géosynclinal.

(ii) Géosynclines formés par métamorphose:

Les couches rocheuses les plus basses se sont métamorphosées en raison de la compression provoquée par la convergence des courants de convection. Ainsi, la densité des roches augmente entraînant la formation de géosyncline. Holmes pense que ce processus a créé la mer des Caraïbes, la partie occidentale de la mer Méditerranée et la mer de Banda.

(iii) géosynclinaux formés par compression:

La compression peut entraîner une subsidence dans la croûte terrestre. Une telle activité de compression est due aux courants de convection convergents. Le golfe Persique et le creux indogangétique en sont des exemples.

(iv) Géosynclinaux formés en raison de la couche sialique plus mince:

Lorsqu'une colonne de courants de convection montants diverge après avoir atteint la couche inférieure de la croûte, deux possibilités se présentent: (a) le sial est écarté en raison des forces de traction. Cela provoque un amincissement des couches sialiques et la formation de géosynclins. (b) La masse continentale peut être séparée en une géosyncline. Des exemples se trouvent dans l'ancien géosyncline d'Oural.

Dustar a identifié trois types de géosynclins dans sa classification principalement sur la base de la structure des chaînes de montagnes: (i) les géosynclins intercontinentaux sont situés entre deux masses continentales. (Le monogéosyncline de Schuchert coïncide avec ce type.) (Ii) Les géosynclines circum-continentales sont situées aux frontières des continents; (iii) On trouve des géosynclins circum-océaniques le long des zones littorales des océans. De tels géosynclines sont aussi appelés types spéciaux de géosynclines ou géosynclines uniques.

Théorie géosynclinale de l'orogène de Kober:

Le géologue allemand Kober, dans son livre Der Bauder Erde, a établi une relation détaillée et systématique entre les géosynclins et les masses rigides de plaques continentales et la formation des Monts Fold. La théorie géosynclinale de Kober est basée sur les forces de contraction produites à la suite du refroidissement de la terre. Selon Kober, les forces de contraction de la terre entraînent des mouvements horizontaux des terres avant qui, à leur tour, forcent les sédiments dans des montagnes gigantesques.

Selon Kober, les montagnes du présent occupaient les sites géosynclinaux des premières périodes. Les géosynclinaux ou zones d'eau mobiles ont été identifiés comme «orogènes» par Kober. Les masses rigides qui entourent les géosynclines sont appelées «kratogen». Ces kratogènes comprennent le bouclier canadien, le bouclier baltique, le bouclier sibérien, l’Inde péninsulaire, le massif chinois, la messe brésilienne, le bouclier africain et les blocs rigides australiens et antarctiques.

Kober considère que l'océan Pacifique s'est formé lorsque le géosynclinal du centre du Pacifique a séparé les zones avant nord et sud du Pacifique, qui ont ensuite été remplies d'eau et ont coulé. Il a identifié des unités morphométriques basées sur les caractéristiques de la surface de la terre à l’époque mésozoïque, par exemple, (i) l’Afrique avec certaines parties appartenant aux océans Indien et Atlantique, (ii) une masse continentale indo-australienne, (iii) une masse continentale eurasienne, (iv ) Continent nord du Pacifique, v) continent sud du Pacifique, vi) Amérique du Sud et Antarctique.

Kober a défini six grandes périodes de construction des montagnes. Trois périodes de construction de montagne très peu connues ont eu lieu au cours de la période précambrienne. Cette période a été suivie par deux grandes périodes au cours de l'ère paléozoïque: l'orogenèse calédonienne était terminée à la fin de la période silurienne et l'orogenèse varisque achevée à l'époque permo-carbonifère. La sixième et dernière orogenèse appelée orogenèse alpine a été achevée à l'époque tertiaire.

Kober a estimé que l'ensemble du processus de construction de la montagne passe par trois étapes étroitement liées les unes aux autres.

(i) Lithogenèse:

Cette étape est caractérisée par la création, la sédimentation et l'affaissement de géosynclins. Les géosynclines se forment en raison de la contraction provoquée par le processus de refroidissement de la Terre. Les avant-pays ou kratogènes qui bordent les géosynclines succombent aux forces de la dénudation. En conséquence, il y avait constamment usure de roches et de blocs de terres étrangères et dépôt de matériaux érodés sur les couches de géosynclines. Cela a conduit à l'affaissement des géosynclines. Les processus jumeaux de dépôt de sédiment et la subsidence résultante ont conduit à un dépôt supplémentaire de sédiment et à une augmentation de l'épaisseur des sédiments.

(ii) orogenèse:

À ce stade, les sédiments géosynclinaux sont comprimés et repliés en chaînes de montagnes. Il y a une convergence des terres avant les unes des autres en raison de la force de la contraction de la terre. Les énormes forces de compression produites par ces terres avant mobiles en mouvement produisent la contraction, le pressage et le repliement des sédiments déposés sur le lit géosynclinal.

Les chaînes de montagnes parallèles trouvées des deux côtés du géosynclinal ont été appelées par Kober comme rand ketten, ce qui signifie des chaînes marginales. Kober a estimé que le pliage des sédiments géosynclinaux dépendait de l'intensité des forces de compression. Les forces de compression d'intensité normale et modérée produisent des étendues marginales des deux côtés du géosynclinal, sans affecter la partie médiane.

La partie centrale non pliée est appelée zwischengebirge (entre montagnes) ou masse médiane. Kober a essayé d'expliquer les formes et les structures des montagnes de plis dans le contexte de la masse médiane. Il considérait le géosynclinal de Thethys comme étant délimité par l’avant-pays européen au nord et par l’avant-continent africain au sud.

Les dépôts sédimentaires du géosynclinal de Téthys ont subi une compression massive en raison du mouvement convergent de la masse continentale européenne (avant-pays) et de l’avant-pays africain, ce qui a conduit à la formation du système alpin. Par exemple, les Pyrénées, la Cordillère Bétique, les massifs de Provence, les Carpates, les Alpes proprement dites, les montagnes des Balkans et le Caucase ont vu le jour grâce au mouvement de l'avant-pays africain vers le nord, tandis que les montagnes de l'Atlas, les Apennins, les Dinarides, les Hellenides et les Taurides ont été formés par le mouvement vers le sud de l’avant-pays européen.

Des exemples de telles masses médianes se trouvent dans la masse médiane hongroise située entre les Carpates et les Alpes dinariques des deux côtés. La mer Méditerranée est une masse médiane située entre les monts Pyrénées-Provence au nord et l’Atlas et leur extension orientale au sud. Des exemples de masses médianes sont le plateau anatolien situé entre le pontique et le Taureau, et le plateau iranien situé entre le Zagros et le Elburz.

Kober a fait valoir que les plis alpins asiatiques peuvent être divisés en deux catégories principales en fonction de l'orientation des plis: (a) les chaînes formées par la compression vers le nord, telles que les chaînes Pontique, Taureau, Caucase, Kunlun, Yannan et Annan, et (b) les chaînes formées par la compression vers le sud comme les Zagros, les Elburz (Iran), les chaînes d'Oman, l'Himalaya, etc.

La masse médiane se présente sous diverses formes: (i) des plateaux comme le plateau tibétain entre le Kunlun et l'Himalaya, la chaîne du bassin bordée par les chaînes de Wasatch et la Sierra Nevada (États-Unis); (ii) des plaines comme la plaine hongroise bordée par les Alpes des Carpates et du Dinar; (iii) des mers telles que la mer des Caraïbes située entre les montagnes de l'Amérique centrale et les Antilles.

(iii) Gliptogenèse:

Cette phase de construction de la montagne se caractérise par l'ascension progressive des chaînes de montagnes et les processus de dénudation en cours par des agents naturels.

La théorie géosynclinale de Kober fournit une explication satisfaisante pour quelques aspects de la construction en montagne. La théorie, cependant, souffre de lacunes. Premièrement, la force de contraction produite par le refroidissement de la terre n’est pas suffisante pour la formation de montagnes gigantesques comme l’Himalaya et les Alpes. Deuxièmement, Suess a fait valoir que seul un côté du géosynclinal se déplace alors que l’autre reste statique. Suess a qualifié le côté en mouvement de «backland» et le côté stable de «l'avant-pays».

Il a estimé que l'Himalaya avait été formé par le mouvement d'Angaraland vers le sud; le Gondwana n'a pas bougé. Cette observation est maintenant sans objet à la lumière de la théorie de la tectonique des plaques. Les évidences de paléomagnétisme et de propagation des fonds marins prouvent que les deux régions se déplacent l'une vers l'autre. Troisièmement, la théorie de Kober a réussi à expliquer les montagnes ayant une extension est-ouest, mais celles ayant un alignement nord-sud peuvent difficilement être expliquées sur la base de sa théorie.

Kober, cependant, a eu le mérite d'avoir postulé la formation de géosynclins et le rôle des géosynclins dans la formation de montagnes.

Le concept moderne de Geosyncline:

Les idées concernant les géosynclins ont subi un changement important avec l'introduction de la théorie de la tectonique des plaques. Une marge continentale placée le long d'une marge de plaque connue pour son mouvement de subduction, de collision ou de transformation est appelée une marge active, tandis qu'une marge continentale qui s'écarte d'un axe d'étalement est dite passive.

Par exemple, sur la côte est de l’Amérique du Nord, une marge continentale passive continue de déposer des sédiments lorsque le continent s’éloigne progressivement de l’axe de propagation. La lithosphère devient plus froide et plus dense à un rythme accéléré, accompagnée par un fond océanique de plus en plus profond au large de la marge passive, à mesure que les sédiments continuent à se déposer sur le fond océanique. Une colonne de sédiment aussi épaisse le long du bord d'une marge passive s'appelle géosyncline.

Les études menées au cours de la deuxième phase du XXe siècle révèlent qu'un géosynclinal est un corps épais, s'accumulant rapidement, parallèle au continent. L'idée séculaire d'un géosynclinal ou d'un creux intra-cratonique bordé de montagnes et de sédiments doit être abandonnée. L'accumulation de sédiments peut avoir lieu sur le plateau continental et la pente ou dans une auge ou une tranchée.

De nos jours, le terme «géocline» est utilisé parce que la structure d'un géosynclinal n'est pas un creux à deux côtés; au contraire, il est plus ouvert sur l'océan.

Les géoclines des marges continentales passives peuvent être divisées en deux types: les miogéoclines ou les cales de sédiments en eaux peu profondes d’origine marine qui constituent les plateaux continentaux; et des eugeoclines ou des coins de sédiments marins profonds déposés au pied du talus continental et reposant sur la croûte océanique. Les deux types de géoclines sont constitués de sédiments accumulés accompagnés d'une lente subsidence de la lithosphère.

Dans le golfe du Mexique, les sédiments miogéocline atteignent une épaisseur de 20 km à la périphérie externe du plateau continental. Les sédiments d’Eugeocline se trouvent dans la croûte océanique juste au-dessus d’un volcan océanique. L’accumulation ininterrompue de sédiments dans les miogéoclines depuis environ 200 millions d’années a été possible grâce à l’enfoncement de la croûte résultant du chargement de sédiments. Les zones miogéocline revêtent une grande importance économique en raison de la disponibilité en huile minérale.