les rémoins de la subduction TPCOLLISION1

Les témoins de la subduction et de la collision
dans les Alpes franco-italiennes (TS)
Les acquis
Il s’agit principalement de la classe de Première : la composition et la structure de la
Terre sont connues, avec notamment la distinction entre croûtes océanique et continentale, et
la notion de lithosphère. L’enseignement de la géologie dans cette classe concerne aussi les
phénomènes de divergence, ce qui conduit à présenter, à analyser et à comprendre la structure
des marges passives, avec les séries sédimentaires associées.
Les acquis sont aussi ceux de la Terminale. Cette leçon sur la collision s’inscrit
naturellement dans la progression après l’étude de la subduction.
On s’attachera à souligner en introduction les reliefs de la chaîne qui constituent les
marqueurs morphologiques de la collision continentale, et qui motivent alors la recherche et
l’étude plus précise d’autres marqueurs.
Une proposition de plan
I / Les marques d’un raccourcissement et d’un épaississement
1 / Les marqueurs tectoniques
-> Poste 1
Il s’agit surtout de montrer qu’un certain nombre de structures, observées à différentes
échelles, attestent d’un raccourcissement.
Ces marqueurs tectoniques sont les plis, les failles inverses et les charriages.
2 / Le raccourcissement et l’épaississement à l’échelle lithosphérique
-> Poste 2
On pourra se fonder ici sur les données de profondeur du Moho, ainsi que sur
l’analyse du profil ECORS, qui permet de formuler des hypothèses sur la structure profonde
de la chaîne.
Il s’agit de montrer l’existence d’une racine crustale.
Celle-ci apparaît en considérant la profondeur du Moho. L’interprétation, donnée, du
profil ECORS fait apparaître l’ensemble de la chaîne comme un prisme orogénique développé
à l’échelle de la lithosphère dans son entier.
II / Des témoins des stades anté-collision
1 / L’existence d’un domaine océanique
On s’intéresse ici aux ophiolites obduites et non subduites, où l’on retrouve les
constituants finalement peu modifiés d’une lithosphère océanique. Les observations faites
dans ce poste seront les observations initiales permettant de comprendre ensuite les évolutions
métamorphiques liées à la subduction.
-> Poste 3

2 / La présence de marges océaniques
Ce poste sera l’occasion de revenir sur les marqueurs de la collision puisque l’on peut
montrer que ces marges ont été tectonisées lors de la collision ultérieure (phénomène
d’inversion tectonique).
-> Poste 4
III / Des témoins de la subduction
1 / La subduction de matériaux océaniques et continentaux
-> Poste 5
2 / Le devenir des matériaux subduits
-> Poste 6
Bilan : les différents phénomènes impliqués dans la formation d’une chaîne de montagnes.
Conception des différents postes
- Poste 1:
Il s’agit dans un premier temps d’identifier des marqueurs tectoniques et d’en
comprendre la signification. Ceci doit conduire à l’idée d’un raccourcissement.
On aura le plus grand souci de mettre en relation les supports utilisés.
On veillera aussi à toujours bien situer géographiquement sur les cartes, les lieux
étudiés. On observera cependant que le repérage et l’identification des structures tectoniques
sur les cartes géologiques ne sont pas exigibles (pas de reconnaissance cartographique des
structures observées à l’échelle de l’affleurement.
objectifs cognitifs :
- Les marqueurs tectoniques de la collision.
objectifs méthodologiques :
- Réaliser des croquis d’interprétation.
- Formuler des hypothèses explicatives.
supports didactiques :
- Photographies de paysages, montrant des plis (anticlinaux et synclinaux), des
failles inverses (ou association pli-faille), des chevauchements ou des nappes de charriage.
Les paysages étudiés sont localisés autant que possible sur les cartes géologiques (on pensera
notamment aux cartes à 1/250 000, Annecy, Gap ou Thonon), qui ne peuvent cependant pas

faire l’objet d’une étude en elle-même, l’exploitation de ces cartes restant trop difficile au
niveau considéré. On pourra penser à la série de diapositives « Géologie des régions, Les
Alpes », Nathan. On n’omettra pas d’utiliser les Guides géologiques régionaux (Masson) qui
fournissent de précieuses informations sur la localisation des structures les plus intéressantes,
souvent accompagnées de schémas d’interprétation.
- Observations à différentes échelles d’échantillons déformés.
activité et production de l'élève :
- Croquis d’interprétation des structures observées.
- Reconstitution de la structure anté-déformation et interprétation.
notions construites :
Certaines déformations (plis, failles inverses et charriages) témoignent de l’existence
de mouvements horizontaux à l’origine de raccourcissements. Ces mouvements révèlent
l’importance de phénomènes compressifs qui accompagnent la convergence.
- Poste 2:
On s’intéresse maintenant à des marqueurs structuraux à l’échelle de la chaîne, ce qui
conduit à appréhender la structure d’ensemble de la chaîne.
objectifs cognitifs :
- Déformations, raccourcissement et épaississement à l’échelle lithosphérique.
objectifs méthodologiques :
- Saisir et mettre en relation des informations.
supports didactiques :
- Carte d’isoprofondeur du Moho.
- Profil ECORS interprété (on se reportera aux références bibliographiques
citées, notamment DERCOURT J. (Géologie et géodynamique de la France Outre-mer et
européenne, 1998, Dunod), DEBELMAS J. et MASCLE G. (Les grandes structures
géologiques, Masson, 1997) ou LEMOINE M. et al. (De l'océan à la chaîne de montagnes,
Gordon and Breach, 2000), dans lesquelles ce profil est discuté.
activité et production de l'élève :
- Représenter l’évolution de la profondeur du Moho selon une coupe Est-
Ouest.
- Étudier la profondeur du Moho à différents points du profil étudié.
- Retrouver des types de déformations déjà observés dans le poste 1
- Indiquer en quoi ce profil atteste d’un raccourcissement et d’un
épaississement à l’échelle de la lithosphère.
notions construites :
Dans certaines zones alpines, la profondeur du Moho est plus importante que dans une
croûte continentale normale : la croûte est donc localement épaissie (jusqu’à plus de 50 km).
On observe par ailleurs des écailles superposées de manteau, qui traduisent un

raccourcissement général à l’échelle de la lithosphère. On reprend ici à une autre échelle des
notions déjà construites dans le poste précédent.
Ce poste permet en particulier de mieux comprendre ce que sont les nappes de
charriage à l’échelle crustale, nappes dont la superposition conduit à un épaississement de la
croûte.
Ce raccourcissement et cet épaississement se marquent à différents niveaux de la
croûte par l’existence de nombreux chevauchements (synthèse avec le poste 1).
- Poste 3:
Il s’agit maintenant de parvenir à l’idée de collision entre deux plaques continentales.
Ceci suppose que soit reconnue l’existence d’anciennes limites de plaques. On s’intéresse
alors à des formations particulières, identifiées dans les Alpes, les ophiolites.
On travaillera ici sur des ophiolites obduites (exemple : ophiolites du Chenaillet) et
non subduites (exemple : ophiolites du Mont Viso), les mécanismes de l’obduction n’étant
toutefois pas au programme.
objectifs cognitifs :
- Nature pétrographique des ophiolites et signification.
objectifs méthodologiques :
- Utiliser des outils d’observation .
- Formuler des hypothèses explicatives.
supports didactiques :
- On se fondera sur des observations d’affleurements et d’échantillons étudiés à
l’échelle macroscopique et microscopique.
- Série ophiolitique du Chenaillet : documents divers (photographies ou cassette
vidéo, échantillons des différents niveaux).
- Localisation des formations ophiolitiques sur la carte géologique et sur le profil
ECORS.
activité et production de l'élève :
- Analyser les échantillons et les identifier (notamment gabbros, pillow-lavas…). Cette
analyse s’appuie sur les connaissances acquises (formation de la croûte océanique, classe de
Première).
- Construire une colonne synthétique des différentes roches (-> obtention d’un « log »
ophiolitique). Formuler alors une hypothèse sur l’origine des roches.
- Indiquer ce qu’apprend l’existence de ces roches sur le phénomène de collision.
notions construites :
On observe au sein de la chaîne des formations associant différentes roches
(péridotites, gabbros, basaltes et radiolarites), analogues au cortège observé dans la croûte
océanique et le manteau. Ces formations peuvent être interprétées comme les témoins de
domaines océaniques disparus. La chaîne de montagnes résulte alors de la collision entre les
blocs continentaux autrefois séparés par le domaine océanique.

Rmq (hors programme) : Il convient ici de se souvenir que la séquence ophiolitique
décrite dans les Alpes (ophiolites LOT) diffère quelque peu de la structure de la croûte
océanique qui aura sans doute été présentée en Première (croûte homogène de type Pacifique).
Cette dernière s’apparente aux ophiolites HOT, dont le meilleur exemple est Oman. Les
ophiolites alpines se rapprochent davantage d’une croûte de type atlantique, mise en place par
une dorsale lente. Pour davantage d’informations, on se reportera avec intérêt à JUTEAU Th. ,
Genèse de la lithosphère océanique, Masson.
La mise en évidence de vestiges de croûte océanique peut alors conduire à s’interroger
sur l’existence d’autres structures océaniques, aujourd’hui déformées, comme les marges de
l’océan.
Les mécanismes de l’obduction ne sont pas au programme. On pensera cependant au
questionnement scientifique suivant la leçon. Il faudrait donc revoir les conditions de mise en
place des ophiolites. Il faudrait aussi se souvenir de la distinction existant entre les ophiolites
qui n’auront pas subi de métamorphisme lors de la subduction-collision (exemple, série
supérieure du Chenaillet, étudiée dans ce poste, et qui a été le siège d’une obduction), de
celles qui auront subi un métamorphisme important lors d’un enfouissement en profondeur
(ophiolites du Viso, par exemple). Ces dernières seront étudiées plus loin, comme témoignage
de la subduction (cf. poste 5).
Pour l’étude des ophiolites alpines, on se reportera avec intérêt à LEMOINE M. et al,
De l’océan à la chaîne de montagnes, Gordon et Breach, 2000.
- Poste 4 :
On recherche alors d’autres témoins de l’histoire océanique des plaques entrées en
collision, ici des structures de marges passives.
objectifs cognitifs :
- Identification des structures de marge.
objectifs méthodologiques :
- Mettre en relation des informations pour formuler une hypothèse explicative.
supports didactiques :
- Photographies à l’échelle de l’affleurement : on se reportera notamment à
LEMOINE M. et al., De l’océan à la chaîne de montagnes, Gordon and Breach, 2000 :
planches couleurs VII et VIII., avec indications des séries sédimentaires associées.
- En rappel éventuel, profil sismique d’une marge passive (par exemple in
DEBELMAS J. et MASCLE G. Les grandes structures géologiques, Masson, 1997).
- Reconstitution schématique d’une coupe de la marge européenne de l’Océan
alpin au Jurassique supérieur.
activité et production de l'élève :
- Identifier les arguments structuraux et sédimentologiques qui permettent de
reconnaître une structure de marge océanique passive.