TECTONIQUE DES PLAQUES ET GEOLOGIE APPLIQUEE Excursion géologique à Sainte - Marie - aux - Mines : visite de la mine « Gabe Gottes », paysage et affleurements du col des Bagenelles et du chemin du Haycot I/ Formation d’un filon métallifère. 1. Mise en place d’un minerai. (à faire en cours) a. Les conditions à réunir pour « fabriquer » un gisement minéral. Q. Comment se réalise la concentration du minéral à l’échelle de l’affleurement ? Cf texte M. .Fluck. Faire souligner aux élèves les éléments importants : - « Potentiel-métal initial »… « dans les minéraux ». - « Véhicule (eau chaude) – concentrer – transporter ». - « Circuler dans un piège – cassure ouverte ». - « abaisser la température – précipiter – température de précipitation propre à chaque minéral ». Q. Comment se réalise la concentration du minéral à l’échelle régionale ? D’où viennent les fluides ? 3 Hypothèses concernant la mise en place des filons métallifères de Sainte-Marie-aux-Mines : - Hydrothermalisme « par le bas » : Durant l’extension le manteau plus chaud remonte ce qui réchauffe les fluides/l’eau qui circulent dans les fractures de bas en haut - Hydrothermalisme « par le haut » : Les précipitations lessivent les sédiments déposés dans les lagunes, se chargent en minéraux, s’infiltrent et se réchauffent. - Tectonique du fossé Rhénan : Le fossé Rhénan (N-S) se remplit de fluides lors de sa formation. Les failles contemporaines de la formation du fossé qui affectent aussi le socle permettent la circulation de ces fluides réchauffés en profondeur à partir du fossé. b. Comment se réalise la concentration du minéral ? Expérience : cristallisation du chlorure de sodium (NaCl): PROTOCOLE OBSERVATION INTERPRETATION - faire dissoudre dans 100 mL d’eau, 10 à 20 g de gros sel, à froid, - mettre une goutte de la solution obtenue sur une lame , - placer la lame près d’une source de chaleur (lampe du microscope, au soleil, radiateur de la salle de classe) ou utiliser un sèche cheveux…, - observer le résultat, au faible grossissement. Lorsque l’eau s’évapore, on assiste à la formation de prismes de type cubique, à base carrée. La dimension des prismes varie. La solution initiale est une solution sursaturée : il peut y avoir apparition spontanée de germes microscopiques autour desquels est précipité le chlorure de sodium. Quand l’eau (le solvant) s’évapore, NaCl, (le soluté) précipite et des cristaux de NaCl sont formés. Bilan : cristallisation du soluté NaCl est obtenue par évaporation du solvant d’une solution à froid. Autre modèle expérimental : cristallisation du sulfate de cuivre, à chaud 1. Le fossé rhénan et l’étude des filons à l’Ere Tertiaire. L’ouverture du fossé rhénan résulte d’une divergence (failles normales, effondrement). Elle a débuté au cours de l’ère Tertiaire (il y a environ 33 millions d'années), au début de l'Oligocène. Par la suite, le fossé est aussi envahi par de l’eau, dans des lagunes salées, en liaison avec l’océan alpin. Il s'y dépose en particulier des sédiments à intérêt économique : des sels de sodium et de potassium et, ailleurs, des marnes et des grès où du pétrole (gisement de Péchelbronn). Les contrecoups de la surrection des Alpes font « rejouer » les failles importantes qui « travaillent » alors en décrochement sénestre. Ces mouvements provoquent le retrait de l’eau et la surrection globale des massifs cristallins, responsable du relief actuel. Les collines sous-vosgiennes constituent un réseau de failles appelé « champ de fractures ». Le socle est également fracturé ; d’anciennes failles ont été réactivées. Toutes ces fractures sont nécessaires à la formation de filons. La couche repère permet de mettre en évidence que les sédiments sont à différentes profondeurs au niveau du fossé Rhénan. La profondeur maximale de la couche de grès (3 km) permet d’estimer le rejeu de la faille vosgienne. On remarque aussi le changement d’orientation de la faille vosgienne (normale à décrochement). La formation du fossé Rhénan est post secondaire. VISITE DE LA MINE DE « GABE GOTTES » 1. Localiser les filons métallifères. Q. Repérez les différents secteurs miniers et la mine de Gabe Gottes. Q. Orientation général de chacun des secteurs : Neuenberg : est-ouest. Les différents secteurs miniers sont situés au niveau de : Neuenberg et l’Altenberg. Altenberg : nord/est – sud/ouest Q. Rappeler les minerais extraits de chaque secteur (à l’aide du document projeté) : Mine Gabe Gottes (située à Echery) Neuenberg : Cu, Ag. Filons cupro-argentifères Altenberg : Pb, Ag. Filons plombifères. 2. Exploiter le filon riche en minerai. Q. Localisez les filons visibles sur la carte ci contre. -> en rouge. Les filons ont une orientation privilégiée qui correspond à des orientations de failles existantes. Q. Comment s‘appellent les galeries d’accès aux filons ? -> les travers bancs. Les repérer et les colorier en couleur différente. -> vert 3. Former le filon dans un contexte géologique particulier Q. En quoi cet indice valide la nécessité d’un contexte géologique particulier pour - Que suivez former vous lorsque vous marchez dans un?filon vidé de son des filons métallifères minerai (filon en négatif !) ? Mise en évidence une faille de décrochement sénestre matérialisée par la gangue quartzeuse dans laquelle se trouve un filon. Les filons sont présents dans des zones tectoniques actives. La roche encaissante (série des gneiss variés) est très dure et se fracture facilement (comportement « fragile » des roches »).