Livre p 210 , profil topographique des Alpes et du Massif central

Thème 1B
Notions à construire
Les chaînes de montagnes anciennes ont des reliefs moins élevés que les
plus récentes. On y observe à l'affleurement une plus forte proportion de
matériaux transformés et/ou formés en profondeur. Les parties
superficielles des reliefs tendent à disparaître. Altération et érosion
contribuent à l'effacement des reliefs. Les produits de démantèlement sont
transportés sous forme solide ou soluble, le plus souvent par l'eau, jusqu'en
des lieux plus ou moins éloignés où ils se déposent (sédimentation). Des
phénomènes tectoniques participent aussi à la disparition des reliefs.
L'ensemble de ces phénomènes débute dès la naissance du relief et
constitue un vaste recyclage de la croûte continentale.
Activité 15 : La disparition des reliefs
Compétences travaillées
Attitudes
Faire preuve d’autonomie, d'esprit
critique et de curiosité
Capacités
Recenser, extraire et organiser des données de terrain
Exploiter des données cartographiques.
Utiliser des images ou des données satellites pour qualifier et éventuellement quantifier
l'érosion d'un massif actuel (ordre de grandeur).
Établir un schéma bilan du cycle des matériaux de la croûte continentale.
Livre p 210 , profil topographique des Alpes et du Massif central dans Google Earth et
http://infoterre.brgm.fr/viewer/MainTileForward.do
Les chaînes de montagnes anciennes (Massif Armoricain, Massif Central, Les Vosges) ont des reliefs moins élevés que les plus récentes (Les Alpes, les Pyrénées). On y observe à
l'affleurement une plus forte proportion de granitoïdes, roches magmatiques plutoniques formées en profondeur.
A partir des documents proposés et vos connaissances, expliquer la disparition des reliefs et la forte proportion de roches granitoïdes à l'affleurement dans les massifs
montagneux anciens.
Document 1 : Carrière de Le Coquet Manche France
A l’entrée de la carrière, on peut suivre de gauche à droite, différents stades de l’altération du granite :
- granite sain parcouru de diaclases fines délimitant des blocs anguleux,
- granite « pourri », en voie de désagrégation, aux diaclases élargies et aux surfaces molles,
- arène granitique d’où émergent quelques boules de granite.
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Document 2 : Granite « pourri » http://www.etab.ac-caen.fr/discip/geologie/paleozoi/flamanville/alteration.html
Matériel : échantillons de granite sain et de granite pourri, arène granitique, lames minces de granite sain et de granite pourri.
Le découpage du granite par le réseau de diaclases ouvre la voie aux processus d’altération. L’eau d’infiltration pénètre et circule dans les diaclases. Sous le couvert végétal, dans
les fissures qu’elle remplit en permanence, l’eau entre en contact avec les multiples facettes cristallines des minéraux et elle réagit mécaniquement et chimiquement avec les moins
résistants d’entre eux. Des cristaux se fragmentent et le granite se désagrège le long des diaclases pour laisser la place à de l’arène granitique. Petit à petit l’altération mécanique et
chimique progresse vers l’intérieur des blocs de granite qui s’émoussent et s’arrondissent jusqu’à former des boules.
Document 3 : L'altération du granite par hydrolyse
http://www.geowiki.fr/index.php?title=Alt%C3%A9ration_du_granite (Livre p 212 et 213)
Hydrolyse de la biotite :
2 K(Fe,Mg)3AlSi3O10(OH)2 (Biotite)+ 17 H2O →Si2O5Al2(OH)4 (Kaolinite)+ 6 FeO(OH) (Limonite/Goethite) + 4 Si(OH) 4 +2 K+ + 2 OHHydrolyse de l’orthose
2 KAlSi3O8 (Orthose)+ 11 H2O → Si2O5Al2(OH)4 (Kaolinite) + 4 Si(OH)4 (Acide silicique) + 2 K+ + 2 OHHydrolyse de l’anorthite (plagioclase calcique)
2 CaAl2Si2O8 (Anorthite) + 4 CO2 (Dioxyde de carbone) + 6 H2O → 2 Ca++ + 4 HCO3- + 2 Si2O5Al2(OH)4 (Kaolinite)
Document 4 : Estimation du volume de roches érodées et de la vitesse d'érosion dans les Alpes avec les logiciels Google Earth avec le logiciel GePath (Livre p 211, 215)
On considère que l'érosion des Alpes a commencé il y 50 Ma dès le début de leur formation.
Fichiers disponibles :
http://www.sgrillo.net/googleearth/gepath.htm
L'érosion des reliefs.kmz
Logiciels disponibles : Google Earth et GePath
Document 5 : composition de l'eau de pluie et d'une eau de source dans un massif granitique
Eléments
(mg/L d’eau)
eau de pluie
eau de
source
Aluminium
Potassium
Sodium
Calcium
Magnésium
Silicium
0
0,017
1,29
1,48
2,38
13
2,70
10
0,96
4,30
0
8,50
2
Document 6 : Réaliser une simulation d'érosion avec le modèle d’Airy (Livre p 145, 216 et 217 Logiciel SimulAiry)
http://www.ac-grenoble.fr/svt/SITE/portail_tice/cran04/ateliers/atelier14/modele/airy/modeltheo.htm
On définit l'isostasie comme un état d'équilibre réalisé à une profondeur dite profondeur ou niveau de compensation pour laquelle, la pression de charge est la même en tout point.
Le modéle d'Airy est bien adapté à la lithosphère continentale pour lequel la masse volumique de la croûte est constante.
Pour simuler une érosion, on doit modifier un à un les index après avoir choisi l’option « Modifier le profil topographique du socle ». Réaliser une pénéplaine virtuelle en érodant
l’ensemble du relief supérieur à l’altitude 0 .
Vous constatez que seule la partie supérieure a été modifiée mais les niveaux repères ne correspondent plus aux critères initiaux (pressions régnant à 18 et 25 km de la surface). Il y
a un déséquilibre entre le poids (force dirigée vers le bas) de la lithosphère et la poussée exercée vers le haut par l’asthénosphère.
Cliquez alors sur « Réajustement isostatique » : ceci déclenche les calculs permettant d'équilibrer les différents rectangles; le passage du curseur sur les rectangles permet
d'apprécier les variations d'altitude des niveaux repérés, on remarquera que chaque rectangle élémentaire est « équilibré » (couleur verte dans le tableau de bord). Mais il faut
encore équilibrer les niveaux repères ; pour cela cliquez sur « Initialiser les niveaux repères ».
Enfin, vous pouvez simuler l’érosion en cliquant sur « Simuler l’érosion d’un massif montagneux (animation) ». Vous pouvez ainsi constater le devenir de la racine crustale et des
roches initialement enfouies à plusieurs dizaines de kilomètres sous la surface.
Fichier supplémentaire disponible : L'érosion des reliefs.kmz (onglet L'isostasie)
Document 7 : Les rivières et les fleuves , drains des continents (http://www.brgm.fr/dcenewsFile?ID=831) Livre p 214 et 215
Les rivières et les fleuves acheminent vers l’océan l’eau, précieux liquide né de l’interaction de l’atmosphère, de la biosphère et de la lithosphère. Mais ce volume de 37 400
km3annuellement apporté aux océans véhicule des matières dissoutes, des particules organiques et minérales en suspension, ou des sables; ce n'est donc pas de l'eau pure.
Si la plupart des rivières françaises sont plutôt limpides, il n’en est pas de même dans la chaîne himalayenne, où les rivières sont brunies par une charge sédimentaire dépassant
facilement le gramme par litre, ni dans les grandes forêts boréales et tropicales humides où les rivières sont noires à cause de la présence de matière organique dissoute .
Document 8 : La cryoclastie
La cryoclastie (du grec ancien κρύος/kruos, « froid », et κλασις/klasis, « briser, rompre »), ou gélifraction, est un processus géomorphologique de météorisation des roches,
provoqué par les cycles de gel et de dégel de l'eau. En passant de la phase liquide à la phase solide, le volume de l'eau augmente d'environ 9 %. La glace contenue dans le réseau
poreux des roches peut donc exercer des pressions disruptives importantes au sein de la masse rocheuse (de l'ordre de 15 daN/cm²). La cryoclastie conduit à la fragmentation de la
roche en débris anguleux, souvent de forme lamellaire, mais variable selon la texture de la roche (clivages cristallographiques, plans de schistosité, foliations, microfissures). En
fonction de la forme des débris, le débit des roches par la gélifraction est dit en « frites » (calcaires) ou en « rondelles » (basaltes, rhyolites).
L'action de la cryoclastie et la rapidité du processus dépendent de la teneur en eau de la roche (la craie, très microporeuse et à forte réserve en eau, y est particulièrement sensible),
de l'amplitude des contraintes liées à l'alternance gel/dégel, de l'amplitude des variations thermiques journalières, du nombre de cycles gel-dégel quotidiens ; l'intensité du froid est
un paramètre secondaire.
Document 9: L'effondrement des parties centrales des zones de reliefs (Livre p 218 et 219)
http://www.larecherche.fr/savoirs/autre/destruction-montagnes-01-02-1996-89313
L'idée la plus couramment admise est la destruction des reliefs par l'action des agents d'érosion et la remontée concomitante des racines profondes. Cette seule action de l'érosion
pose deux problèmes :
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 Si seuls ces mécanismes d'érosion sont mis en jeu, la durée d'abrasion des chaînes (c'est à dire le retour de la croûte continentale vers une épaisseur de 30 km) demanderait
plusieurs centaines de millions d'années. Or, on a montré que cette durée est plutôt de l'ordre de quelques dizaines de millions d'années.
 La seule érosion de ces reliefs devrait produire des quantités monumentales de sédiments détritiques, qui devraient ensuite s'accumuler dans de gigantesques bassins
sédimentaires, en bordure. Or, ce n'est pas toujours le cas et les quantités de sédiments sont généralement très inférieures à celles attendus au regard du volume initial de la
chaîne.
Grâce à l'exploitation de nombreuses données sismiques, on a pu établir une carte sismotectonique synthétique où les mécanismes au foyer sont représentés.
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