Thème 1 : La Terre, la vie et l’organisation du vivant PARTIE 1-B : A la recherche du passé géologique de la Terre Chapitre 2 : Les traces du passé mouvementé de la Terre Introduction • La Terre est une planète présentant une géodynamique interne très importante, matérialisée par les séismes et le volcanisme. Ces événements sont associés aux mouvements des plaques tectoniques (tectonique des plaques)(voir première !) • Des méthodes (chronologies relative et absolue) permettent de construire une chronologie spatiotemporelle à partir de supports géologiques (roches, terrains, cartes…) et d’organiser des étapes géologiques du passé. • Problématique générale : Comment reconstituer et expliquer une histoire géologique tectonique ancienne ? Plan du cours Plan du cours Rappels sur la tectoniqueTD1 Document 4’ : Densité des roches de la lithosphère continentale et ou océanique Le domaine de métamorphisme s'étend en température de 50°/100°C à 650/700°C Le changement de température et de pression (P) et des contraintes tectoniques (CT) modifient les minéraux Le métamorphisme se caractérise par : •la disparition de minéraux instables si la pression et la température varient, •l'apparition de minéraux stables, caractéristiques des nouvelles conditions (P,T) •la présence de minéraux originels. SCHISTE VERT 1. Il en résulte une modification chimique globale importante de la lithosphère océanique : augmentation globale de la teneur en eau par cristallisation des minéraux hydroxylés (amphiboles, chlorite) et augmentation de la teneur globale en Na, K, et Si. Basalte en coussin Basalte Peridotite hydratée Gabbro Peridotite et gabbro Peridotite • A = LITHOSPHERE • B= CROUTE • C = MANTEAU SUPERIEUR LITHOSPHERIQUE Croûte océanique (7 km d’épaisseur en moyenne) (0 à 200Ma) Croûte continentale (30 km d’épaisseur en moyenne) (200Ma à 4Ga) Organisation verticale Composition de la ou des roches caractéristiques Age Roches métamorphiques caractéristiques BASALTE : Roche magmatique volcanique à texture microlithique formée par refroidissement rapide et constituée de verre + minéraux non visibles à l’œil nu : Pyroxène + Olivine + Feldspath GABBRO : Roche magmatique plutonique à texture grenue formée par refroidissement lent et de minéraux visibles à l’œil nu : Pyroxène + Olivine + Feldspath Plus jeune : 0 Ma (dorsales actuelles) Plus ancien : 180 à 200 Ma GRANITE : Roche magmatique plutonique à texture grenue formée par refroidissement lent et de minéraux visibles à l’œil nu : Feldspath (plagioclase et orthose) + Mica (biotite) + Quartz Plus jeune : 200 Ma (montagnes) Plus ancien : 4 000 Ma Isotherme 1300°C Isotherme = courbe imaginaire reliant des points d’égale température) Explosion VOLCANISME Roches magmatiques • Schiste vert Déshydratation de la plaque plongeante • A = LITHOSPHERE • B ET E= CROUTE • C = MANTEAU SUPERIEUR LITHOSPHERIQUE • D = ASTHENOSPHERE • F= LITHOSPHERE Roches plutoniques • Schiste bleu MAGMA • Eclogite Fusion partielle Hydratation manteau Plis Faille Chevauchements inverse Nappe decrochée Plan du cours I. LES CHAINES DE MONTAGNE Alors que les roches de la lithosphère océanique ne dépassent pas 200 Ma, les roches continentales présentent des âges variés pouvant atteindre 4,28 Ga. L’orogénèse est la formation de chaînes de montagne résultant de la convergence de plaques lithosphériques. La plupart des chaines se forment lors de la collision entre 2 masses continentales. Les chaines de montagne formées au cours d’une même orogénèse dessinent un alignement appelé ceinture orogénique. En France deux orogénèses sont repérables sur la carte géologique. • Les chaînes de montagnes récentes comme les Alpes ou les Pyrénées (orogenèse alpine : 35 Ma) comportent un relief prononcé et de nombreux sédiments qui conservent les traces de la collision (failles inverses, plis, chevauchements …). • Les chaînes de montagnes anciennes comme le Massif Central, le Massif Armoricain (orogenèse hercynienne = Varisque) présentent un relief plus faible et des roches de forte profondeur (granites). Orogenèse Chaines de montagne en France Roches Âges Orogenèse orogenèse =formation de chaînes de montagnes par convergence de plaques lithosphériques La ceinture alpine Plan du cours TP 1 Genially • https://view.genial.ly/652fa449440caa0011e326a6 Indice d’une ancienne lithosphère océanique Souvenirs de 1ère SVT chlorite actinote Les indices de la fermeture de l’océan = la subduction Dans les Alpes, on a pu constater que les métagabbros ont une localisation précise : les schistes verts sont présents à l’ouest (zone dauphinoise) puis les schistes bleus sont présents au centre (vallée du Guil/Queyras) et les éclogites sont présents plus vers l’est, au cœur de la chaîne (Mont Viso). Ceci permet d’identifier que la subduction de l’Océan Alpin s’est faite vers l’est. On peut dater l’océan alpin (océan liguro-piémontais) par la méthode Sm/Nd (adaptée aux gabbros) mais aussi grâce aux fossiles marins. Il aurait commencé sa formation vers 150 Ma env. et aurait disparu par subduction il y a 50 Ma. Ceci est cohérent avec l’orogenèse alpine datée à 35 Ma environ. La présence des ophiolites sur la plaque continentale par obduction est possible par le pincement de la lithosphère océanique et le chevauchement des terrains sur la plaque continentale. Dans les Alpes, le chevauchement a été facilité par des couches sédimentaires de type gypse et cargneule du Trias (couche à savon). Les ophiolites sont associées à des sédiments océaniques qui confirmentla présence d’un ancien océan. Dans le massif du Chenaillet, il s’agit par exemple Des radiolarites, roches sédimentaires siliceuses contenant des radiolaires,organismes caractéristiques des fonds océanique profonds (4000 mètres). Des calcaires à Calpionelles (fossiles marins) I. DES TRACES D’OCEANS PASSÉS 1. Les ophiolites, fragment de lithosphère océanique TP1 Ophiolites alpines https://view.genial.ly/652fa449440caa0011e326a6 Dans les Alpes, on identifie de nombreux affleurements de roches océaniques : ce sont les ophiolites. Elles sont constituées de 3 types de roches typiques de LO: Des péridotites sombres appelées serpentinites - Des gabbros (souvent métagabbros) - Des basaltes massifs ou en pillow-lava (en coussin) L’observation de cette structure ophiolitique est donc la preuve de l’existence d’un plancher océanique ancien qui s’est retrouvé sur la plaque continentale par un mécanisme d’obduction (chevauchement d’un lambeau de LO sur la LC) suite à la collision. 2. Les faciès métamorphiques, témoin d’une subduction TP1 Ophiolites alpines https://view.genial.ly/652fa449440caa0011e326a6 Dans les Alpes, on trouve sur le terrain la succession de métagabbros de faciès différents en allant d’Ouest en Est. Ils possèdent des minéraux verts de chlorite ou d’actinote : on parle de roches dans le faciès des SCHISTES VERTS (lié à l’hydrothermalisme, vieillissement de la LO). D’autres possèdent des minéraux de glaucophane (roches du faciès des SCHISTES BLEUS) Enfin certains possèdent des ÉCLOGITES (dont les minéraux caractéristiques sont le grenat et la jadéite). Ceci confirme la présence d’une ancienne zone de subduction dont la plongée s’est faite vers l’est. Ainsi, on peut identifier que la plaque européenne (Alpine) plongeait sous la plaque africaine (Adriatique).La subduction correspond à la plongée d’une lithosphère océanique froide sous une autre plaque lithosphérique (océanique ou continentale). Lors du plongement : la pression augmente fortement mais la température reste faible (plaque froide). Le métamorphisme des zones de subduction est donc de type HP-BT (Haute Pression, Basse température). Des indices pétrologiques dans les roches exhumées en surface par l’érosion : _ roches métamorphiques ->gneiss, migmatites _ roches magmatiques -> granites d’anatexie •Des indices tectoniques, témoins des forces de compression subies par les roches : A l’échelle des paysages: des indices tectonique 3. Des indices de collision et de fermeture océanique Des indices tectoniques (= à l’échelle des paysages) comme les failles inverses, les plis et les chevauchements marquent une collision continentale, postérieure à la collision. Les ophiolites marquent alors la suture orogénique : lieu d’affrontement des 2 masses continentales post-subduction. Plan du cours Plan du cours Animation permettant de comprendre la formation d’une chaîne de montagne BILAN: La chaîne alpine s’est formée par la collision de deux plaques: Africaine et Européenne, il y a 70 millions d’années ce qui a provoqué la fermeture de l’océan alpin, des plis et des failles.
