Pourquoi trouve-t-on des roches océaniques au sommet des montagnes ?

Pourtant, certaines roches présentes dans ces montagnes ont une origine surprenante : elles se sont formées au fond d'un ancien océan.

Il ne s'agit pas simplement de calcaires contenant des fossiles marins, qui témoignent de la présence d'une mer au moment de leur dépôt. Certaines roches alpines correspondent directement à d'anciens fragments de la croûte océanique et du manteau supérieur.

On trouve notamment des basaltes formés sous l'eau, des gabbros cristallisés en profondeur et des péridotites provenant du manteau terrestre.

Ces ensembles rocheux sont appelés ophiolites.

Leur présence au cœur de chaînes de montagnes constitue l'une des preuves les plus remarquables des déplacements des plaques tectoniques.

Comment des matériaux initialement situés sous les océans ont-ils pu se retrouver en altitude ? Pour répondre à cette question, il faut remonter à l'ouverture puis à la disparition d'anciens domaines océaniques.

La croûte océanique est principalement composée de roches magmatiques basiques, notamment des basaltes et des gabbros. Elle repose sur une partie du manteau supérieur constituée essentiellement de péridotites.

Lorsqu'il entre en contact avec l'eau froide, son refroidissement rapide peut former des masses arrondies et empilées, appelées basaltes en coussins, ou pillow-lavas.

Ces structures constituent des indices caractéristiques d'une mise en place de lave en milieu subaquatique.

Ce refroidissement permet la croissance de cristaux visibles à l'œil nu et donne notamment naissance aux gabbros.

Ces roches présentent une composition globalement voisine de celle des basaltes, mais une texture différente en raison de leurs conditions de cristallisation.

Les péridotites sont principalement constituées d'olivine et de pyroxènes.

Lorsqu'elles réagissent avec l'eau dans certaines conditions, elles peuvent se transformer partiellement en serpentinites.

Retrouver ces différentes roches associées dans une chaîne de montagnes permet aux géologues de reconnaître les vestiges d'une ancienne lithosphère océanique.

Dans une succession ophiolitique idéale, on peut rencontrer, de la base vers le sommet :

En effet, les ophiolites peuvent être incomplètes, déformées, métamorphisées ou fragmentées.

Toutes les roches d'une ophiolite ne se sont pas nécessairement formées dans les conditions d'une dorsale océanique classique. Certaines ophiolites sont associées à des environnements tectoniques proches des zones de subduction.

Malgré cette diversité, elles constituent des indices majeurs de l'existence d'anciens domaines océaniques aujourd'hui disparus.

Ces mouvements peuvent provoquer l'ouverture de nouveaux océans, mais aussi la fermeture de domaines océaniques plus anciens.

Un rift continental peut alors se développer.

Si l'extension se poursuit, un nouvel océan peut apparaître et de la lithosphère océanique se former au niveau d'une dorsale.

Pendant cette période, les plaques s'éloignent et le domaine océanique s'élargit.

Lorsqu'un domaine océanique se trouve dans une zone de convergence, une partie de sa lithosphère peut plonger sous une autre plaque.

C'est la subduction.

La lithosphère océanique est alors progressivement entraînée vers le manteau terrestre, où elle subit d'importantes transformations physiques et minéralogiques.

Ce mécanisme contribue à la fermeture de l'océan.

Les roches se déforment, les terrains s'épaississent et différentes unités géologiques peuvent être empilées sous forme de nappes de charriage.

La formation d'une chaîne de montagnes résulte de cette histoire complexe de raccourcissement, d'épaississement crustal et de soulèvement.

Mais une question demeure : si la lithosphère océanique plonge généralement dans le manteau, comment certains fragments parviennent-ils à rester en surface ?

Contrairement à la subduction, où une plaque s'enfonce sous une autre, l'obduction correspond à la mise en place d'une portion de lithosphère océanique sur une marge continentale ou sur un autre ensemble lithosphérique relativement peu dense.

Sous l'effet de la convergence, certains fragments océaniques peuvent ainsi être charriés sur de grandes distances.

Ils forment alors des ensembles rocheux qui reposent tectoniquement sur des terrains d'une autre origine.

L'obduction ne signifie pas qu'une plaque océanique entière grimpe simplement sur un continent.

Il s'agit d'un processus complexe impliquant des décollements, des chevauchements et des réorganisations tectoniques.

Dans d'autres contextes, des roches océaniques peuvent être entraînées en subduction, puis revenir vers la surface par exhumation tectonique.

C'est pourquoi toutes les ophiolites ne doivent pas être interprétées comme le résultat d'un unique mécanisme d'obduction.

Ces processus expliquent comment des roches autrefois situées au fond d'un océan peuvent être préservées au sein de chaînes de montagnes.

Le massif du Chenaillet culmine à environ 2 650 mètres d'altitude.

Il abrite une succession de roches qui témoignent de l'existence d'un ancien domaine océanique associé à l'évolution de la Téthys alpine.

Les géologues y observent notamment des serpentinites, des gabbros et de spectaculaires basaltes en coussins.

Ces formations constituent les vestiges d'une ancienne lithosphère océanique.

Leur géométrie témoigne du refroidissement rapide de laves au contact de l'eau.

Ces structures se sont formées dans un environnement sous-marin avant d'être intégrées à l'édifice alpin.

L'intérêt scientifique du Chenaillet réside également dans la bonne conservation d'une partie de ses formations océaniques, relativement peu affectées par certains épisodes de métamorphisme alpin.

Les recherches récentes confirment que le massif représente un fragment particulièrement bien conservé de l'ancien domaine océanique liguro-piémontais.

Elles ont été intégrées à une histoire tectonique comprenant l'ouverture d'un domaine océanique, sa fermeture progressive et la construction de la chaîne alpine.

Les mouvements tectoniques ont transporté et empilé les unités rocheuses, tandis que le soulèvement de la chaîne et l'érosion ont progressivement contribué à faire affleurer ces formations.

La présence de basaltes sous-marins à haute altitude ne signifie donc pas que l'océan atteignait autrefois le sommet actuel du Chenaillet.

C'est le paysage géologique qui a profondément changé depuis la formation de ces roches.

Dans le nord du sultanat d'Oman, la vaste ophiolite de Semail constitue l'un des ensembles ophiolitiques les plus remarquables du monde.

Elle correspond à un fragment de lithosphère océanique formé au Crétacé dans le domaine de la Néotéthys, puis mis en place tectoniquement sur la marge continentale arabique.

Cette ophiolite permet d'observer sur de grandes distances des roches caractéristiques des environnements océaniques, notamment des péridotites, des gabbros, des filons basaltiques et des laves en coussins.

Les travaux géologiques consacrés à Oman ont joué un rôle important dans la compréhension des mécanismes d'obduction et de l'évolution des marges continentales.

Les exemples alpins et omanais présentent toutefois des histoires tectoniques différentes.

Au Chenaillet, les roches océaniques ont été intégrées à une chaîne issue d'une longue évolution alpine. En Oman, une partie importante des structures liées à l'obduction est particulièrement bien conservée.

Cette comparaison montre que plusieurs trajectoires géodynamiques peuvent conduire à la préservation de roches océaniques sur les continents.

Dans les Apennins septentrionaux, par exemple, des affleurements de gabbros et de serpentinites correspondent à des fragments d'anciens ensembles océaniques.

Lorsqu'un océan disparaît, ses vestiges peuvent subsister sous forme de fragments rocheux situés le long de zones de suture tectonique.

Une suture ophiolitique est ainsi une zone qui marque la fermeture d'un ancien domaine océanique et le rapprochement d'ensembles tectoniques autrefois séparés.

Les ophiolites jouent donc un rôle important dans la reconstitution de l'histoire des continents et des océans.

Les basaltes peuvent également se former dans des contextes volcaniques continentaux.

Pour reconnaître une origine océanique, les géologues combinent plusieurs types d'observations.

Cependant, ils peuvent aussi apparaître dans certains lacs. Leur présence ne suffit donc pas à établir un contexte océanique.

L'organisation de ces formations et leurs relations tectoniques sont particulièrement importantes.

Certains rapports d'éléments traces et certaines signatures isotopiques aident à distinguer les roches formées à une dorsale océanique, dans un bassin arrière-arc ou dans un environnement proche d'une zone de subduction.

Ces analyses doivent être interprétées avec précaution, notamment lorsque les roches ont subi des transformations métamorphiques ou hydrothermales.

Elle permet de comparer la période de formation de la lithosphère océanique avec les étapes de fermeture de l'océan et de construction de la chaîne montagneuse.

Ces observations permettent de comprendre comment les roches ont été transportées depuis leur environnement initial jusqu'à leur position actuelle.

C'est la combinaison de ces méthodes qui permet de reconstituer une histoire tectonique cohérente.

Elles permettent d'étudier des fragments de lithosphère océanique directement accessibles à la surface terrestre, sans avoir à effectuer de forages dans les grands fonds océaniques.

Elles renseignent notamment sur les processus magmatiques, la formation de la croûte océanique, les interactions entre l'eau et les roches du manteau et les transformations métamorphiques liées à la convergence des plaques.

Leur intérêt est également historique.

Avant l'établissement de la théorie moderne de la tectonique des plaques, la présence d'associations de roches ultramafiques, magmatiques et sédimentaires marines dans les chaînes de montagnes soulevait de nombreuses questions.

L'identification de ces ensembles comme des fragments d'anciens domaines océaniques a contribué à renouveler la compréhension de la formation des chaînes montagneuses.

Les ophiolites constituent aujourd'hui des éléments essentiels pour retrouver les traces d'océans disparus.

C'est une conséquence spectaculaire des mouvements de la lithosphère terrestre.

Des basaltes, des gabbros et des péridotites formés dans des environnements océaniques peuvent être transportés, déformés et préservés au cours de la convergence des plaques.

L'obduction, l'exhumation tectonique, l'épaississement de la croûte et le soulèvement des chaînes de montagnes contribuent à expliquer leur présence actuelle en altitude.

Les ophiolites du Chenaillet, d'Oman ou des Apennins témoignent ainsi d'anciens océans dont une grande partie de la lithosphère a disparu par subduction.

Elles rappellent que les montagnes ne sont pas seulement le résultat de la collision des continents.

Elles conservent aussi des fragments du fond des océans qui les séparaient autrefois.