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SORTIE DE GEOLOGIE PREMIERE S
- LYCEE KOEBERLE -
Horaires
indicatifs
Sites
Objectifs
08h30 - 09h30
Carrière de Kintzheim
Etude de la croûte continentale
09h45 - 10h30
Château du Haut-
Koenigsbourg
Etude de la couverture sédimentaire gréseuse triasique
11h45 - 12h00
Bergheim
Indices sédimentaires de l'histoire géologique locale
Repas tiré du sac
13h30 – 16h30
ASEPAM mine Gabe-
Gottes ou Saint-Louis
Tectonique des plaques et ressources géologiques locales

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ARRET 1 : CARRIERE DE KINTZHEIM
Extrait des cartes géologiques (BRGM) de Sélestat et Colmar au 1/50000ème
Extrait du livret et de la carte géologiques (BRGM) de Sélestat :
γ1b. Granite porphyroblastique de Thannenkirch et de Kintzheim : granites à très grands phénocristaux
d'orthose et de microcline, parfois à amphibole, liés au socle gneissique dont ils dérivent par anatexie.
Datation : 326 Ma +/- 1 Ma (Méthode U-Pb sur zircons - Katrinova 2007).

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a/ Observer les roches sur le pourtour de la carrière et les décrire.
On peut identifier 3 types de roches :
- Au Sud, à gauche en entrant dans la carrière, ce sont des "gneiss migmatitiques rubanés ou granitiques".
C'est une roche métamorphique contenant du quartz, du mica, des plagioclases du feldspath alcalin, tous suffisamment
gros pour être identifiés à l'œil nu. La foliation est marquée par l'alternance de petits lits clairs constitués
principalement de quartz, de plagioclases et de feldspath, et de fins niveaux plus sombres, micacés avec la présence
éventuelle d'amphiboles. Le protolithe est sans doute des sédiments cambrio-ordoviciens métamorphisés vers 340 Ma.
- A l'Ouest et au nord, c'est le Granite porphyroblastique de Thannenkirch et de Kintzheim : granites à très
grands phénocristaux d'orthose et de microcline, parfois à amphibole, lié au socle gneissique dont il dérive par anatexie.
- A l'Est, c'est un filon de microgranite, parfois rhyolitique (quant on ne voit plus de minéraux). Le filon recoupe
le gneiss et le granite. On peut donc faire de la datation relative...
b/ Identifier la famille de roche auxquelles elles appartiennent – sédimentaire, magmatique (plutonique ou volcanique), métamorphique.
- Le gneiss est une roche métamorphique
- le granite est une roche magmatique plutonique
- La rhyolite est une roche magmatique volcanique
c/ Noter la position de la carrière sur la carte géologique (page 2)
d/ Annoter la photo de la roche ci-contre (titre, minéraux…)
e/ A l’aide des documents 1, 2 et 3, expliquer la formation de cette
roche. Sachant qu’elle s’est formée à partir des gneiss qui se
trouvaient au niveau de la croûte moyenne et enfouis à 40-50 km.
Le document 3 montre qu'à l'époque de formation de ce
granite, les forces compressives se sont relâchées. La chaîne est en
distension et avec l'érosion, les roches situées en profondeur
remontent vers la surface subissant ainsi une décompression. Le
document 1 montre que la croûte est relativement riche en
éléments radioactifs.
Une croûte épaissie contient donc beaucoup de ces éléments.
De plus des magmas fortement radioactifs se sont mis en
place au travers de la croûte vers 340 Ma. Cela crée un
dégagement important de chaleur qui s'accumule car elle ne
se dissipe par conduction thermique que très lentement.
Si on reporte ces informations sur le diagramme du document
2, à 40-50 km de profondeur, les gneiss ont été portés à des
températures d'environ 500°C. Avec la chaleur dégagée par la
radioactivité et la décompression, on arrive à passer le solidus
et pratiquement le liquidus. Le gneiss à donc subit une fusion
presque totale pour donner ce granite d'anatexie.
Pour aller plus loin : le granite de Thannenkirch est associé au
groupe des leucogranites, figurés en bleu lavande sur le document
3. La source des granites d'anatexie reste obscure mais ils sont
probablement issus d'une fusion de toutes les lithologies présentes
dans la croûte moyenne à cette période, à savoir gneiss variés et
monotones (le granite contient des zircons semblables à ceux
trouvés dans les gneiss), granulites, granite des Crêtes, sédiments du
Markstein... Le granite anatectique contient localement de la cordiérite et de
l'andalousite. Cela indique une profondeur inférieure à 10-12 km (4kbar). En
résumé, le granite anatectique se met en place vers 10 km de profondeur, alors
que les leucogranites migrent progressivement vers la surface. Il est difficile de
dire que l'anatexie résulte de l'épaississement crustal. A 10km de profondeur, le
géotherme ne prédit qu'une température de 300°C. Il faut donc une autre
source de chaleur et faire appel à la chaleur produite par désintégration
radioactive dans le granite de type Crêtes. En résumé, 1) on insère une lame de
granite des Crêtes (à forte production de chaleur par désintégration radioactive)
dans la croûte moyenne vers 340 Ma 2) On laisse 10 Ma de maturation
thermique 3) A 330 Ma, la température est suffisante pour une fusion quasi in-situ de la croûte moyenne.

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Il y a environ 350 Ma, plusieurs blocs continentaux sont entrés en collision et ont formé une vaste chaine de montagne dite
hercynienne. Vers 340 Ma des magmas fortement radioactifs se sont mis en place au travers de la croûte. Vers 330 Ma les forces de
compression ont cessé, ce qui entraine une remontée des roches.
f/ Expliquer, à l'aide des documents 4 et 5 ci-dessous, pourquoi la croûte subit une exhumation (une remontée) suite à
l'action de l'érosion sur un orogène (une montagne).
Suite à l'action de l'érosion, les roches, donc de la masse, sont enlevées en surface. La compensation isostasique fait que
pour rétablir au niveau de la surface de compensation une masse identique au niveau de la chaîne, le manteau, plus
dense, remonte.
Pour aller plus loin : D’autres facteurs interviennent pour expliquer la remontée des roches profondes. Le détachement
de la racine (slab breack-off) vers -330 Ma, la relaxation post-orogénique accompagnée par des failles normales dans
l'orogène qui facilite l'étalement du relief.
Document 4 : L'isostasie :
On définit l'isostasie comme un équilibre des charges réalisé à une profondeur dite de compensation, (la limite lithosphère-asthénosphère),
pour laquelle la pression de charge, le poids des roches sus-jacentes, est le même partout.
La densité du manteau est supérieure à celle de la croûte. La croûte "flotte" donc sur le manteau comme un glaçon sur l'eau. De la même
façon qu'un iceberg, plus volumineux qu'un autre, possède une racine plus grande, au niveau d'une chaine de montagne il a plus de croûte
qui s'enfonce dans le manteau (on parle de racine crustale) pour compenser la surcharge. Le relief est entretenu par la faible densité de la
croûte par rapport au manteau. (Il faut une plus grande épaisseur de croûte que de manteau pour peser une certaine charge).
g/ Nommer les deux roches
principales constitutives de la croûte
continentale.
La croûte continentale est
essentiellement constituée de
granitoïde et de roches
métamorphiques comme le gneiss.

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ARRET 2 : CHATEAU DU HAUT-KOENIGSBOURG
Etude de l’affleurement : Le grès vosgien. Cette formation est constituée de bancs épais de 0,50 à 6 m de grès durs, feldspathiques, dont la
couleur est généralement rouge clair à brun, parfois jaunâtre, même blanchâtre. Les grains de quartz bien roulés, la plupart du type émoussé-
luisant d'un diamètre moyen de 0,25 mm, sont plus ou moins bien cimentés par une matrice siliceuse et ferrugineuse. Des lentilles ou petits lits
d'argile rouge de quelques centimètres d'épaisseur sont stratifiés dans la masse ainsi que des galets de quartz blanc et de quartzites gris ou noirs
(lydiennes). Les surfaces horizontales des bancs présentent parfois de beaux ripple-marks, des traces de gouttes de pluie et des polygones de
dessication. Le Grès vosgien fournit ailleurs un excellent matériau de construction (programme de 1S - ressources).
L'épaisseur du Grès vosgien, est en moyenne de 200 m, mais on constate une diminution progressive du Nord (feuille Molsheim : 250 m au
Heidenkopf) au Sud (feuille Colmar : 180 m au Taennchel).
a/ Positionner l’affleurement sur la carte géologique page 2.
b/ Sur la photo, noter l’orientation, tracer les limites des bancs, le litage oblique, les traces de galets mous. Entourer des
lacunes rectangulaires.
c/ Que représente un banc de grès ? En déduire la famille de la roche. Chacun représente un banc d'alluvion déposé au
fond de l'eau. Il s'agit donc d'une roche issue d'une accumulation de sédiments, une roche sédimentaire.
d/Que montre : - l'alternance de niveaux riches en galets et de niveaux à plus faible granulométrie ?
La variation de la granulométrie traduit des variations de la compétence du courant c'est à dire que selon les moments il
était plus ou moins fort et pouvait apporter des alluvions plus ou moins grossiers.
- la présence de «galets mous » ?
Des niveaux plus altérables de grès argileux se trouvent parfois intercalés entre les bancs de grès. La sédimentation de ces particules
plus fines témoigne de la présence d’eaux calmes situées à l’écart des chenaux actifs. Elles avaient une existence temporaire qui est
attestée par la fréquence des dessiccations. Lors d’une crue, les niveaux argileux étaient aisément fragmentés par les courants. Ils
sont à l’origine des galets mous de couleur rouge sombre à brun, emballés dans les bancs de grès. On retrouve également dans la
plupart des couches des galets argileux intraformationnels polyédriques provenant de dépôts de flaques démantelés par
dessiccation et remaniement. Aujourd’hui soumis à l’affleurement ils s’érodent rapidement et laissent des lacunes rectangulaires
dans la roche.
- l’absence de fossile ?
Les changements rapides du courant et de la position des chenaux actifs ont fait que la vie n'a pas pu s'installer de façon
pérenne.
e/ A l'aide des documents ci-dessous, retrouver et expliquer la direction probable du courant donnée par cette strate.
Comme l'illustre la première image, le courant permet l'accumulation de dépôts en formant des bancs, des rides. Le
pendage de la stratification oblique donne le sens du courant. Avec d'autres marqueurs de sédimentation les géologues
ont reconstitués le sens du courant qui allait de W-SW en E-NE. Le matériel détritique constituant les dépôts provient de
l’érosion de reliefs hercyniens situés à l’W de l’actuel bassin parisien, en Bretagne et au Nord Est du Canada alors soudé
à l’Europe.