Chaîne varisque

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La chaîne hercynienne marquée par des torsions (virgations) dont les deux plus marquées sont l'arc ibéro-armoricain et l'arc de Bohême.
Les structures de déformation de la Chaîne hercynienne
Répartition des chaînes varisques et celles d'âge similaire (zone hachurée).

La chaîne varisque, appelée chaîne hercynienne en France, est la grande chaîne de montagne qui se forme du Carbonifère au Permien au cours du cycle varisque. Elle apparaît sous la forme d’une succession de massifs isolés (Massif ardennais et de Bohême, Vosges-Forêt-Noire, Massif de Cornouailles, Massif armoricain, Massif central et Massif ibérique) entrecoupée par de nombreux bassins sédimentaires méso-cénozoïques. Ces massifs constituent le socle anté-permien de toute l’Europe occidentale et centrale.

La chaîne trouve son origine dans le rapprochement puis le chevauchement de trois masses continentales : le microcontinent de l'Armorica et les deux supercontinents du Protogondwana et de la Laurussia (réunion des continents du Laurentia et du Baltica lors de l'orogenèse calédonienne). Ce rapprochement aboutit au supercontinent Pangée.

Cette chaîne est aujourd'hui érodée et la plupart des témoins géologiques de cette collision sont des roches métamorphiques et des granites, roches qui constituaient autrefois la racine profonde du massif.

Nom[modifier | modifier le code]

Le terme « varisque » est introduit par le géologue Eduard Suess en 1888 pour décrire les chaîne de montagnes qu'il étudiait au sud de l'Allemagne. Ce vocable est emprunté aux Varasques, habitants de l'actuel Vogtland, dont la ville principale Hof s'appelait en latin Curia Variscorum (le minéral variscite découvert dans cette même région a une étymologie identique). Parallèlement le géologue français Marcel Bertrand emploie en 1892 le terme « hercynien » (du latin Hercynia silva, forêt hercynienne, qui s'étendait sur l'Allemagne centrale) pour désigner ces mêmes reliefs formant l'armature de l'Europe. À l'origine, les deux termes désignaient les deux directions de plis et failles dans ces régions (sud ouest au nord est pour la direction varisque, nord-ouest au sud-est pour la direction hercynienne)[1].

Suess s'intéressait plus aux différences paléontologiques et structurales entre les chaînes de montagne alors que Bertrand cherchait plus à trouver des corrélations entre ces massifs. Aussi, parle-t-on aujourd'hui préférentiellement, pour désigner des entités géologiques cependant communes, de chaînes varisques et de massifs hercyniens[2].

Formation[modifier | modifier le code]

La formation de la chaîne varisque est caractérisée par plusieurs périodes qui peuvent être subdivisées en stade pré-collision et stade post-collision[3]. Au cours de la période pré-varisque du Cambrien à l'Ordovicien (550 à 450 Ma), l'épisode de distension généralisée qui a fragmenté le supercontinent Rodinia, sépare le continent Nord-Européen du Gondwana par une vaste aire marine, provoquant l'apparition de domaines à croûte amincie (Laurentia, Baltica, Kazakhstania, Sibéria) ou océanique (l'Océan Iapétus, Rhéique et Centralien).

Au cours de la période éo-varisque de l'Ordovicien supérieur au Silurien (450 à 400 Ma), la distension fait place à une convergence des plaques qui conduira à l'affrontement de deux paléocontinents, le Gondwana au sud et le continent euro-américain au nord (Laurentia - Baltica) et la collision de nombreuses plaques intermédiaires (Avalonia, Armorica). Cette période éo-varisque débute par la subduction de la plaque africaine qui plonge sous la plaque euro-américaine et entraîne la fermeture des deux domaines océaniques principaux (l'océan Rhéique au nord et une de ses dépendances, l'océan Centralien au sud). Cette subduction est associée à un magmatisme d’arc et à un métamorphisme de haute pression - haute température lié à l'enfouissement de certaines portions de la lithosphère continentale et océanique à des profondeurs supérieures à 100 km[4]. Les roches magmatiques basiques sont transformées en éclogites, alors que les roches acides sont transformées en granulites.

Au cours de la période méso-varisque du Dévonien inférieur au Dévonien moyen (380-340 Ma), la collision continentale entre les supercontinents Laurussia et Gondwana provoque l'obduction de matériel océanique sur la croûte continentale. Cette période est associée à un métamorphisme de haute pression - moyenne température et à des déformations importantes qui vont jusqu'à provoquer des « ruptures » de la lithosphère, décollement aboutissant à une tectonique de nappe[5].

Au cours de la période néo-varisque du Dévonien supérieur au Carbonifère supérieur (380 à 290 Ma), cette tectonique de nappe est à l'origine de la superposition de plusieurs unités métamorphiques qui donnent des reliefs comparables à ceux des Alpes actuelles. Le fait que la croûte soit plus épaisse que la normale (presque le double) a deux conséquences majeures : des perturbations thermiques importantes[6] à l'origine de la fusion partielle de parties profondes (anatexie) et moyennes de la croûte, ce qui entraîne un plutonisme important (formation de granites) et un métamorphisme de pression et température moyennes ; une croûte anormalement épaisse et instable qui se désépaissit pour retrouver sa « position d'équilibre isostatique ». Cet amincissement de la lithosphère[7], favorise une extension tardi-orogénique (jusqu'au Permien) qui s'exprime à la fois par une tectonique tangentielle (chevauchements), par l'érosion intensive des reliefs qui conduit à l'exhumation des roches de la croûte inférieure (démantèlement de la chaîne varisque), et par la formation de bassins dont les sédiments proviennent des reliefs des failles bordières, des coulées volcaniques et des caldeiras[8].

Distribution[modifier | modifier le code]

On retrouve de nombreux témoignages en Europe où la chaîne sinueuse s'étend sur 5 000 km de long (du Sud de l'Espagne jusqu'au Caucase), 700 km de large et fait 6 000 m d'altitude initialement[9],[10] :

... mais aussi en Afrique :

... et sur le continent nord-américain (partie alléghanienne des Appalaches).

Cette grande orogenèse est contemporaine pour partie de l'orogenèse acadienne qui forma la chaîne des Appalaches aux États-Unis.

En Europe, les massifs hercyniens sont principalement constitués de granites d'âge carbonifère et de roches métamorphiques (gneiss et micaschistes), localement des grès quartzites, ainsi que des dépôts houillers également carbonifères.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) Nicholas Rast, « Tectonic implications of the timing of the Variscan orogeny ». In: Harris A. L. & Fettes D. J. (eds), The Caledonian-Appalachian Orogen, Geological Soc, 38, 1988; 585-595.
  2. Chaînes varisques ou hercyniennes sur Encyclopædia Universalis
  3. Albert Autran, J. C. Chiron, Carte tectonique de la France, éditions du BRGM, , p. 23.
  4. Maurice Renard, Yves Lagabrielle, Erwan Martin, Marc de Rafelis Saint Sauveur, Éléments de géologie, Dunod, (lire en ligne), p. 458.
  5. Illustration de la tectonique de nappe. Modèle d'évolution de la chaîne hercynienne du Massif Central, d'après "Géologie et géodynamique de la France, outre-mer et européenne" par Dercourt
  6. L’abondance de matériel crustal riche en éléments radioactifs (Uranium, Thorium…) est à l’origine d’une importante production de chaleur qui augmente le gradient géothermique de la collision, ce qui a pour conséquence rhéologique une relaxation thermique postérieure à l’épaississement crustal.
  7. Amincissement de la lithosphère dû à un changement de la cinématique des plaques (modification de la géodynamique globale) ou à des effondrements gravitaires. Les forces gravitaires deviennent prépondérantes sur la résistance de la lithosphère qui s'étale sous son propre poids et est alors soumise à des contraintes extensives.
  8. (en) Jean-Pierre Burg, Jean Van Den Driessche & Jean-Pierre Brun, « Syn- to post-thickening extension in the Variscan Belt of Western Europe : modes and structural consequences », Géologie de la France, no 3,‎ , p. 33-51 (lire en ligne).
  9. (en) H.-J. Behr, W. Engel, W. Franke, P. Giese, K. Weber, « The Variscan Belt in Central Europe: Main structures, geodynamic implications, open questions », Tectonophysics, vol. 1–2, no 1984,‎ , p. 15-40
  10. (en) Philippe Matte, « Tectonics and plate tectonics model for the Variscan belt of Europe », Tectonophysics, vol. 126, no 2–4,‎ , p. 329–332, 335–344, 347–374 (DOI 10.1016/0040-1951(86)90237-4)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

  • Jean-Louis Lagarde, Ramon Capdevila et Serge Fourcade, « Granites et collision continentale: l'exemple des granitoïdes carbonifères dans la chaîne hercynienne ouest-européenne », Bull. Soc. géol. France, t. 163, no 5,‎ , p. 597-610 (lire en ligne)