TP14 Caractéristiques des reliefs continentaux 2014.2015

TP14 Caractéristiques des reliefs continentaux
Les continents sont marqués par la présence de hauts reliefs : l’Everest, le toit du monde culmine à 8848m, le Mont Blanc à 4810m…. Ces plus hauts sommets appartiennent à 2 grandes chaines de montagnes,
respectivement l’Himalaya et les Alpes, résultant de la collision entre 2 plaques lithosphériques de nature continentale.
Problème : Quelles sont les caractéristiques et les conditions de formation des reliefs continentaux ?
J’ai réussi la
démarche
explicative si
j’ai déterminé le mode de formation de ces marqueurs tectoniques présents dans une chaîne de montagnes.
j’ai relié la présence de certains minéraux des roches de ces chaînes avec les conditions de pression/température et profondeur dans lesquelles ils se sont formés.
j’ai relié la présence de certaines structures des roches métamorphiques à leur condition de formation.
j’ai relié les nouvelles conditions rencontrées par les roches au contexte plus général de formation de la chaine de montagnes (lien entre raccourcissement
horizontal et épaississement de la croûte continentale).
Activités proposées
Capacités travaillées
Les caractéristiques des reliefs continentaux
Les chaines de montagnes se forment dans un contexte tectonique convergent. Les Alpes, l’Himalaya, les Pyrénées sont des chaines de montagnes issues de la collision
entre 2 plaques de nature continentale. Actuellement, certaines roches et déformations affleurent en surface, dans des conditions très éloignées de celles de leur
formation.
Pour connaitre l’histoire d’une chaine de montagnes, les géologues font des observations sur le terrain (paysages, structures tectoniques (plis, failles…), roches à l’œil nu…)
et au laboratoire (observation des minéraux et texture des roches au microscope polarisant). Pour déterminer les conditions de formation (pression et température) de
certaines structures ou roches, ils réalisent des modélisations au laboratoire.
1- Justifiez l’intérêt de connaitre les conditions de formation des minéraux, roches ou structures tectoniques pour le géologue.
2- A partir des documents à disposition, des photos, des animations internet, des échantillons de quelques roches métamorphiques trouvées en surface dans les massifs
montagneux anciens et de leur lame mince, déterminez :
- dans quelles conditions tectoniques se forment les différentes déformations observées dans les zones montagneuses (plis, failles, chevauchements,
nappes de charriage). ( Doc1, animation « faille » et animation « plis »)
- dans quelles conditions de température, de pression et de profondeur se forment les roches métamorphiques retrouvées dans les chaines de
montagnes. (doc2 et 3, échantillons roches, lame mince, fiche reconnaissance disthène)
En bilan, montrez que le raccourcissement de la croute continentale dans un contexte convergent est à l’origine de son épaississement (document 3) et du
métamorphisme donnant les roches observées.
Productions attendues : schémas de la formation des structures tectoniques, un schéma d’observation de votre lame mince montrant le minéral marqueur du
métamorphisme, le diagramme P°/T° complété par les différentes roches observées trouvées dans une chaîne de montagnes.
Attention : Une véritable démarche scientifique est attendue. Soyez organisé, ne vous éparpillez pas.
Lisez l’ensemble du dossier avant de commencer et faites un plan de votre étude. Quand vous commencez une observation, terminez là.
Adopter une démarche explicative
en s’appuyant sur divers types de
documents (papier, numérique,
échantillons de roches, lames
mince…)
Faire une synthèse argumentée
Matériel :
- animation « failles » dans « http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=geo-0049-1 »
- animation « plis » dans Mes Documents, Devoirs, Vieillard »
- échantillons de roches métamorphiques retrouvées dans les chaines de montagne : micaschiste à staurotide, gneiss oeillé - lame mince de micaschiste à disthène
- microscope polarisant - fiche de reconnaissance des minéraux

Doc 1 Les déformations tectoniques liées à la collision continentale
Nappes de charriage
Le terme de charriage désigne le déplacement, sur de
grandes distances (de l'ordre de plusieurs kilomètres
au moins), de tranches de roches, les "nappes de
charriage", qui viennent ainsi s'empiler sur les roches
non déplacées,
Plis
Faille
inverse
Chevauchement

Document 3 : Les transformations de structure de la roche :
Echantillons de
roches
prélevées
Schistes
à séricite
et
chlorite
Micaschiste
à grenat
Gneiss
gris
Migmatite
Minéraux
présents
Micas noir =
biotite
+
+
+
+
Micas blancs =
muscovite
+
+
+
+
Feldspaths
plagioclases
+
+
Quartz
+
+
+
+
Grenat
+
Staurotide
+
Disthène
+
+
Sillimanite
+
Traces de fusion
partielle
+
Domaine de
fusion partielle =
anatexie
+
-
25
50
Profondeur
(km)
Fusion partielle
Document 2b : Diagramme pression/température/profondeur :
Les expérimentations menées en laboratoire pour simuler les variations de pression et de température dans
un contexte géodynamique de convergence ont montré quelles étaient les conditions nécessaires à la
formation de certains minéraux et à la fusion partielle des roches (migmatisation).
Document 2a : Composition minéralogique des 4 roches
métamorphiques du Limousin (voir diaporama)
Document 2 : Les conditions de formation des minéraux
Granite
Gneiss oeillé
Augmentation
P° et T°
Les roches métamorphiques et les minéraux trouvés dans les chaines de montagnes
Elles proviennent de la transformation d'une autre roche (magmatique ou sédimentaire) sous l'effet de la pression ou/et de
la température. En effet, certains minéraux, sous l'effet d'un changement de pression et de température deviennent instables
et recristallisent sous d'autres formes plus stables.
On classe les roches métamorphiques selon l'origine sédimentaire ou magmatique de la roche transformée, l'intensité de la
déformation et la présence de certains minéraux typiques de certaines conditions de température et de pression.
+ : apparition
- : disparition

Le profil ECORS (etude de la croûte continentale par sismique
reflexion permet de sonder les alpes)
Coupe d’interprétation du profil ECORS
Document 4