Exercice 3 ( pour les BCPST 851) On considère une croûte
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Exercice 3 ( pour les BCPST 851) On considère une croûte continentale épaissie, normale et amincie. H est l’épaisseur de la croûte normale. Grâce à l’équilibre isostatique, la croûte épaissie va avoir un relief h et une racine R. La croûte amincie d’épaisseur ha va présenter un déficit de relief généralement comblé par une mer et une antiracine R’. 1. En vous appuyant sur le modèle de Airy, représentez à l’aide d’un seul schéma les trois croûtes en équilibre isostatique. 2. Trouvez la relation entre la racine R et l’altitude h dans le cas de la croûte épaissie (A.N. ρ1= 2.8 g/cm3 ρ2= 3.3 g/cm3) 3. Dans l’Altiplano des Andes, on estime que la croûte continentale( H=30 km) est doublée, calculez l’altitude de l’Altiplano. 4. Pour une diminution d’altitude observée de 100 mètres liée à l’érosion ou un processus tectonique, quelle est la hauteur de roches effectivement enlevées ? 5. La chaîne hercynienne était en Europe il y a 250 millions d’années une chaîne vigoureuse comparable à l’Himalaya ( h= 8000 mètres) ; que pouvez vous dire sur les roches que l’on trouve maintenant affleurant en Bretagne ou dans le Massif Central à une altitude de 1000m ? 6. Donnez l’expression de R’ en fonction de l’épaisseur d’eau (on prendra une densité de l’eau à 1). Trouvez la relation entre la profondeur d’eau (he) et l’amincissement relatif de la croûte (le rapport ha/H). 7. Au cours d’un processus tectonique distensif, il a été créé un bassin de 1000 mètres de profondeur. Au rythme d’une sédimentation constante et continue de 0.5 m/an, combien d’années seraient nécessaires pour combler ce bassin ? Exercice 3 ( pour les BCPST 852) a. L’épaisseur moyenne de la croûte continentale (d= 2.7) est de 30 kms au dessus du manteau. (d=3.2) à l’équilibre isostatique. Quelle est la profondeur des racines crustales sous une chaîne de montagnes de 3ooo mètres d’altitude moyenne ? Quelle est l’épaisseur de la croûte océanique (d=2.9 ) sous un océan de 4000m de profondeur ? b. Une montagne de 4000 mètres d’altitude est en équilibre isostatique. Au cours d’une période d’érosion, 2000m d’épaisseur de ses matériaux sont enlevés. La densité de la croûte continentale est supposée homogène et égale à 2,8 ; la densité du manteau sous-jacent est de 3.3. Lorsque la montagne a trouvé son nouvel équilibre isostatique, quelle est sa nouvelle altitude? Quelle sera l’altitude de cette montagne quand l’érosion aura enlevé 10 000m d’épaisseur de matériaux ? Quelle épaisseur de matériaux devra enlever l’érosion pour que son altitude ne dépasse pas le niveau des mers ? On trouve à l’affleurement dans de nombreuses régions en France (Alpes, Massif Central, Massif Armoricain) des roches, les éclogites, dont on sait qu’elles se sont formées en profondeur dans le globe. Celles des Alpes sont datées de 30 millions d’années et ont un assemblage minéralogique attestant d’une profondeur de formation de 50 km environ. Commentez ce fait. c. En utilisant le modèle de Pratt, calculez la densité de la croûte sous une chaîne de montagnes de 5000 mètres d’altitude Exercice 4 1. Une roche magmatique présente à l’affleurement est composée de trois minéraux A, B et C dans les proportions massiques respectivement de 30, 50 et 20%. La composition chimique des minéraux est donnée dans le tableau 1. Tableau 1 : Composition chimique en éléments majeurs des minéraux (% massique) et masse molaire (g mol-1) des éléments concernés. O Si Mg Fe Al K Na H Minéral A 53.3 46.7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Minéral B 47.4 31.3 0.0 0.0 10 7.2 4.3 0.0 Minéral C 40.1 17.5 5.0 23.3 5.6 8.1 0.0 0.4 Masse molaire 16 28 24 56 27 39 23 1 1. Définir brièvement les termes de « minéral » et de « roche » en insistant sur la différence entre les deux. 2. a) En utilisant les masses molaires, déterminez la formule chimique des trois minéraux. On supposera un nombre entier d’atomes de Silicium dans la formule du minéral A, et d’Aluminium dans celles de B et C. b) Proposez un nom pour chacun des minéraux. Justifiez votre proposition en une phrase. c) Nommez cette roche (on précise qu’il s’agit d’une roche magmatique) ; où pourrait on la voir affleurer ? 3. Dans certaines zones de la roche, on échantillonne un minéral dont la formule est la suivante : (Mg,Fe,Mn,Al)12((Si,Al)8O20)(OH)16 A quel type de silicate correspond cette formule? Comment pouvez vous expliquer sa présence sachant que ce minéral est très rare lorsque les parties profondes ( à 1 mètre max) de la roche sont analysées?
