Dossier élève avec réponses et schémas complétés

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
- 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.
OBSERVATION
Lorsque l’eau s’évapore, on assiste à la formation de prismes de type cubique, à
base carrée. La dimension des prismes varie.
INTERPRETATION
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.
2. Exploiter le filon riche en minerai.
Mine Gabe Gottes
(située à Echery)
Q. Repérez les différents
secteurs miniers et la
mine de Gabe Gottes.
Les différents secteurs
miniers sont situés au
niveau de : Neuenberg et
l’Altenberg.
Q. Orientation général de
chacun des secteurs :
Neuenberg : est-ouest.
Altenberg : nord/est –
sud/ouest
Q. Rappeler les minerais
extraits de chaque secteur (à
l’aide du document projeté) :
Neuenberg : Cu, Ag. Filons
cupro-argentifères
Altenberg : Pb, Ag. Filons
plombifères.
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
- Que suivez vous lorsque vous marchez dans un filon vidé de son
minerai (filon en négatif !) ?
Q. En quoi cet indice valide la nécessité
d’un contexte géologique particulier pour
former des filons métallifères ?
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 »).
3. Former le filon dans un contexte géologique
particulier

Les Vosges au col des Bagenelles : une tectonique à l’Ere
Primaire
LE PAYSAGE DU COL DES BAGENELLES (908 m)
Champ du Feu (granite) Ungersberg
Les grès des Vosges sont des formations
sédimentaires détritiques qui se sont déposées
dans notre région, principalement au Trias (-
245 Ma), sur le socle d’âge Primaire.
Q. Comparez la localisation topographique
des formations gréseuses repérées dans le
paysage, à celle du granite tel qu’on peut le
rencontrer au col des Bagenelles.
Q. Réalisez un schéma pour expliquer les
localisations respectives du grès et du
granite.
Q. Quel événement géologique régional
vous permet d’expliquer la formation du
paysage actuel ?
Q. Normalement les formations gréseuses triasiques,
plus récentes, recouvrent le socle granitique.
Or ici, le socle affleure et est situé plus haut que les
formations triasiques.
Q. Nous sommes en présence d’un contact anormal,
qui s’explique par la présence d’une faille normale.
Schéma : le jeu d’une faille normal
Faille de
Sainte Marie
aux Mines
Collines
d’altitudes
égales
Col des Bagenelle (900m), Granite du socle
VERSANT
GRANITIQUE
VERSANT
GNEISSIQUE
NE
+ + + + +
+ + + + + +
+ + + + +
+ + + + + +
Granite du socle,
(Plus ancien)
Grès triasique
érosion
Q. Nous sommes en présence d’un mini fossé
d’effondrement, parallèle au fossé rhénan, bordé par
un champ de fractures. Le paysage s’explique donc par
la tectonique des plaques. Autre argument : les collines
au premier plan ont toutes la même altitude ; ce sont des
collines « reliques » entourées de terrains effondrés.
Vallée du
Liepvrette