LES MARQUEURS DE LA SUBDUCTION ET DE LA COLLISION
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LES MARQUEURS DE LA SUBDUCTION ET DE LA COLLISION DANS LES ALPES : TP TS Cadre pédagogique: dans la partie «convergence» dans laquelle on étude..... Acquis: les élèves auraient préalablement étudié la subducyion et vu les marqueurs de la subduction: des reliefs + et _, des séismes présentant une disposition remarquable, un arc volcanique avec des volcans explosifs permettant la mise en place notamment d’andésites, des plutons de granodiorites, des déformations sur le relief positif et l’existence d’un métamorphisme lors de l’éloignement de la croûte océanique de la dorsale puis lors de sa plongée dans l’asthénosphère( HP BT) . Acquis concernant les méthodes et principes de datation absolue et relative. BIBLIOGRAPHIE: DEBELMAS grandes structures géologiques; Sciences d ela Terre et de l’Univers; APBG les Alpes? Introduction: Présentation du modèle de l’histoire de la chaîne alpine franco-italienne. Problématique : quels sont les marqueurs qui témoignent de la disparition d’un océan alpin par subduction et quels sont les marqueurs de la collision entre 2 marges continentales? éventuellement: datation et orientation..... I) MARQUEURS DE LA SUBDUCTION POSTE1: témoins minéralogiques de la subduction ON: conditions de pression et température rencontrées par les métagabbros schiste vert et bleu et les éclogites révélées par leur associations minéralogiques. OM: utiliser le microscope polarisant Support: échantillons métagabbros schiste vert et bleu et éclogite +lames minces associées; fiche de détermination des minéraux ( FT site de Toulouse) ; carte géol permettant de situer ces roches dans les alpes( Annecy?ou carte de France) ; diagramme pression température et associations minéralogiques dans les différentes conditions; On dispose de différentes roches collectées dans les Alpes: elles sont issues de la transformation des gabbros mis en place au niveau d ela dorsale océanique: - des métagabbros de type schiste verts caractérisés par la présence de hornblende, pyroxènes et plagioclases - des métagabbros de type schiste bleu caractérisés par la présence de glaucophane plagioclases et pyroxènes reliques - des métagabbros de type éclogite caractérisés par la présence de gros grains de grenat inclus dans une matrice de jadéite. 1) Sur la carte géologique, situer les zones dans lesquelles ces échantillons ont pu être prélevés: nappe des schistes lustrés pour les schistes bleus et socle de la zone Sésia pour les éclogites? 2) A l’oeil nu, puis au microscope, repérer les minéraux caractéristiques de chaque échantillon: hornblende pour schiste vert, glaucophane pour schiste bleu et grenat pour l’éclogite. 3) Sur la lame de métagabbro de type schiste bleu, repérer un pyroxène relique entouré par un glaucophane. Réaliser un dessin d’observation présentant les relations entre ces 2 minéraux . A partir des relations géométriques entre les 2 minéraux, indiquer la transformation minéralogique dont ils témoignent. 4) Replacer les différents échantillons sur le diagramme pression température en justifiant la réponse. 5) Sur le document, tracer le «chemin pression température» suivi par un métagabbro de type schiste vert et indiquer à quel type de mouvement tectonique est associé ce trajet. ou relever la profondeur à laquelle ont été portées ces roches; utiliser les connaissances pour expliquer la présence de telles roches à ces profondeurs du globe. Bilan: on trouve dans les Alpes des roches dont les associations minéralogiques montrent qu’elles ont été portées à des profondeurs importantes. Ces roches proviennent de la transformation des gabbros de la croûte océanique lors de la subduction. Est ce possible de faire un poste pour orienter la subduction???? POSTE 2? datation de la la subduction? peut-être voir la carte d’Annecy et sa notice+ donner échelle des temps géologiques: il semblerait que les différentes paragenèses métamorphiques donnent des âges absolus de 100 à 33 millions d’années , et donc si l’on met cela en relation avec l’échelle des temps géologiques, une subduction située du crétacé supérieur à l’Oligocène A l'exception notable du Chenaillet et de ses environs immédiats, tout cet ensemble est en faciès schistes bleus (à l'ouest) ou éclogite (à l'est). A l'exception du Chenaillet donc, tout l'océan, couverture et ophiolite, a subducté, et est remonté. Un affleurement (sur le versant italien du Cervin) contient de la coésite, montrant qu'une partie au moins de ces roches éclogitiques a subducté a une profondeur supérieure à 100 km (et est remonté depuis). Le faciès éclogitique est daté surtout du début du tertiaire (quelques âges Cretacé sup. ont aussi été obtenus). La zone de Sesia (p 31) Il s'agit de la marge continentale africaine métamorphisée dans le faciès éclogite. La subduction de la plaque européenne a donc entraîné en profondeur une partie de la croûte continentale africaine (elle est remontée depuis). L'âge de l'éclogitisation est Crétacé supérieur. Rq: dans les Alpes, le magmatisme est peu abondant et son lien avec la chaîne alpine discuté....donc pas de poste possible sur le magmatisme lié à la subduction. II) MARQUEURS DE LA COLLISION A) Témoins sismiques: POSTE 3 témoins sismiques de la subduction ON: la sismicité actuelle témoin de collision? bof juste de forces.... OM: exploiter une carte sismique; utiliser un tableur support : carte de la sismicité historique de la France sur le site http://www2.brgm.fr/fichiers/dossier_commupresse/cartessism.pdf 1) Sur la carte, repérer la chaîne alpine franco-italienne. Utiliser les fonctionnalités du tableur pour faire apparaître graphiquement le nombre de séismes de différentes magnitudes ayant affecté les Alpes franco-italiennes.ou de façon plus générale les particularités sismiques des Alpes Franco-Italiennes. . 2) Comparer la sismicité de cette région avec la sismicité de la région Aquitaine. 3) Rappeler en quoi les séismes affectant les Alpes peuvent témoigner d’une collision continentale. B) témoins morphologiques POSTE 4? On pourrait faire un poste pour mettre en évidence la présence de plis dans les Alpes ( photos, cartes? ), voir que leur existence est liée à des contraintes compressives (modélisation pâte à modeler? ) que l’on pourrait orienter et dater grâce à un travail sur les plis sur la carte d’Annecy au 1/250 000 Si on travaille sur la carte d’Annecy, il semble que l’on puisse en travaillant sur les plis près d’Annecy montrer: - grâce à l’orientation des plis: que les contraintes tectoniques étaient orientées ESE à ONO - grâce à l’existence de plis déversés vers le NO ( flancs dissymétriques sur la carte) : que la poussée s’est faite vers le NO - grâce à l’âge des terrains affectés et en appliquant les principes de datation relative: que les déformations ont eu lieu au miopliocène. en effet les déformations affectent des terrains secondaire et tertiaire jusqu’au miocène inf ; elles sont masquées par des terrains glaciaires . localisation de la carte d’Annecy et commentaire de la carte par Pierre Thomas sur le site de l’ens:http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-cartegeol-annecy.xml POSTE 5 nappes de charriage = témoins morphologiques d’une collision continentale ON: signification des nappes de charriage présentes dans les Alpes; orientation et quantification des charriages OM: utiliser une carte géol supports: carte géol de France au 1: 1 000 000 (ou d’Annecy au 1/250 000) ; document sur la notion de nappe de charriage, klippe et fenêtre: «Sciences de la terre et de l’univers Brahic ....» p 441+ déf° de nappe, front de nappe, fenêtre et klippe. Lors d’une collision , la convergence peut être absorbée par par un racourcissement d ela lithosphère continentale grâce à des plus, des failles mais aussi des charriages càd des nappes de roches qui sont déplacées et viennent recouvrir d’autres roches dont elles étaient initialement éloignées. On cherche grâce à une étude cartographique à mettre en évidence, orienter et quantifier ces charriages dans les Alpes. 1) Sur le document, colorier en rouge nappe et klippe et en bleu le substratum càd les roches sur lesquelles reposent la nappe.Annoter le document en faisant apparaître le front de la nappe, la klippe, la fenêtre , la structure chevauchante et la structure chevuchée. Indiquer d’une flèche la direction dans laquelle s’est faite le charriage en jusitfiant l réponse. Représenter la distance minimale sur laquelle le matériel de la hklippe a été charrié par rapport au reste d ela nappe. 2) Etude de la nappe des schistes lustrés: - Repérez la nappe des schistes lustrés dans les Alpes sur la carte géologique (cette nappe est notée j2c sur la carte géologique de France au 1 : 1 000 000). Repérez la demi-fenêtre ainsi que la klippe la plus éloignée. - En utilisant un calque, reportez le contour de la nappe des schistes lustrés et de la klippe repérée précédemment. On simplifiera les contours. - Annotez le schéma obtenu avec les termes suivants : front de la nappe des schistes lustrés, demi-fenêtre, klippe. - Faites apparaître sur le calque la distance minimale sur laquelle le matériel de la klippe a été charrié. - Calculez la distance minimale, en km, sur laquelle le matériel a été charrié en utilisant l'échelle de la carte. 2) Etude de la klippe de la Dent Blanche -Repérez la klippe de la Dent Blanche sur la carte géologique. -Reportez cette klippe sur votre calque, coloriez-la en rouge. - En utilisant la position des barbelures, indiquez d’une phrase la position de cette klippe par rapport à la nappe des schistes lustrés. - Repérez le front de la nappe correspondant à cette klippe puis reportez en rouge le contour de la nappe à laquelle appartient la klippe de la dent Blanche. - Coloriez la nappe en rouge. - Faites apparaître sur votre calque la distance minimale sur laquelle le matériel de la dent Blanche a été charrié et le sens de ce charriage ; calculez la distance minimale, en km, sur laquelle le matériel de la Dent Blanche a été charrié. - Rq: on pourrait aussi travailler sur les nappes de charriages à partir de la carte d’Annecy au 1/250 000): celle des schistes lustrés qui présente une klippe très à l’ouest ( isolée par l’érosion) dont on peut calculer la distance minimale par rapport au reste de la nappe: 10 X 250 000 = 2 500 000 cm = 25 km; celle de la Dent Blanche de la même nature que la nappe Sésia ( ou Ivrée??????) et dont on peut calculer qu’elle se situe à une distance mini de la nappe de Sésia de 16X 250 000 = 40 km Bilan: il existe dans les Alpes des nappes de charriage qui témoignent d’une collision. ( éventuellement datation possible des déformations liées à la collision si on travaille sur la carte d’Annecy.....) POSTE 5? datation et orientation de contriantes compressives Rq: il serait possible de faire un poste pour préciser l’orientation des contraintes compressives et les dater grâce à un travail sur les plis sur la carte d’Annecy au 1/250 000 Si on travaille sur la carte d’Annecy, il semble que l’on puisse en travaillant sur les plis près d’Annecy montrer: - grâce à l’orientation des plis: que les contraintes tectoniques étaient orientées ESE à ONO - grâce à l’existence de plis déversés vers le NO ( flancs dissymétriques sur la carte) : que la poussée s’est faite vers le NO - grâce à l’âge des terrains affectés et en appliquant les principes de datation relative: que les déformations ont eu lieu au miopliocène. en effet les déformations affectent des terrains secondaire et tertiaire jusqu’au miocène inf ; elles sont masquées par des terrains glaciaires . - on pourrait aussi travailler sur les nappes de charriages à partir de cette carte: celle des schistes lustrés qui présente une klippe très à l’ouest ( isolée par l’érosion) dont on peut calculer la distance minimale par rapport au reste de la nappe: 10 X 250 000 = 2 500 000 cm = 25 km; celle de la Dent Blanche de la même nature que la nappe Sésia ( ou Ivrée??????) et dont on peut calculer qu’elle se situe à une distance mini de la nappe de Sésia de 16X 250 000 = 40 km C) Témoins structuraux POSTE 6? On va travailler sur le profil ECORS des Alpes pour montrer l’existence d’un épaississement de la couverture crustale lié aux contraintes compressives. On souhaite préciser l’organisation de la croûte sous les Alpes grâce à la sismique réflexion. ON :structure de la croûte au niveau des Alpes. OM :saisir et mettre en relation des informations. Support: document = profil ECORS sous les Alpes+ interprétation in Debelmas, «les grandes structures géologiques» page 262 Le programme ECORS réalise une Etude de la Croûte Continentale et Océanique par Réflexion et Réfraction Sismique. (Présenter le principe de la sismique réflexion) 1) Rappelez ce que l’on entend par Moho ainsi que sa profondeur moyenne . 2) Sur le schéma d’interprétation, hachurez en rouge la croûte terrestre. 3) A partir du profil sismique et de son interprétation, déterminez l’épaisseur de la croûte terrestre dans les Alpes. 4) A partir du schéma d’interprétation et des informations issues du poste , expliquez l’importante épaisseur de croûte observée sous les Alpes. CONCLUSION
