LES ALPES : UN OCEAN DISPARU
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1ère partie de l’épreuve Dossier. LES ALPES : UN OCEAN DISPARU LES ALPES : UN OCEAN DISPARU Niveau : Terminale S Extrait du programme : Documents : Document 1 : Carte géologique de France au 10-6 Document 2 : Caractéristiques géologiques et géophysiques de la région d’Ivrée Document 3 : Comparaison d’échantillons de deux ophiolites alpines : le chenaillet et le val d’aoste Document 4 – support concret : Carte géologique de Vizille au 1 :50000ème Document 1 : carte géologique de France au 10-6 Document 1 : interprétations Interprétation scientifique (niveau Master) La carte de France au 10-6 est très riche en informations sur l’histoire géologique de la France. Dans le sujet « les Alpes, un océan disparu », on peut montrer les différentes étapes : - rifting - ouverture océanique - sédimentation syn-océan - subduction océanique Ce document est à utiliser pour introduire le sujet, et tout au long de la leçon pour une vision « grande échelle » des différentes étapes de la vie de l’océan alpin. 1) Rifting (document 4) Région de l’Ivrée : sédiments âge pré-cambrien – cambrien (rose), intrudés par des magmas début paléozoïque (âge 6) et fin paléozoïque (âge 20). Le tout métamorphisé dans le faciès granulite de basse pression (points pas alignés) au permo-trias (noir). 2) Ouverture océanique (document 2) Localisation de la carte de Vizille permet de comprendre l’intérêt de la carte : entre la vallée du Grésivaudan et le Pelvoux. Alternance de roches du socle primaire (rouge= magmatisme, marron= sédiments, verdâtre= cambrien - ordovicien) et de roches de la couverture secondaire (violet= trias, bleu = jurassique). Coupe WE : socle – faille – couverture – socle – faille – couverture – socle. typique des blocs basculés 3) sédimentation syn-océan Quand l’océan s’est-il ouvert ? Quand la convergence (fermeture) se fait-elle ? Documents 2 & 4 : rifting & ouverture océanique au permien- trias - Trias : sédimentation peu abondante (sauf dans le briançonnais = haut fond), eau peu profonde (évaporites, dolomites, etc) = ouverture - Jurassique/ Crétacé : calcaires = sédimentation + profonde = stade océan. Formation du plancher océanique avec les processus d’altération hydrothermale qui vont avec (Document 3) - Tertiaire : on le retrouve surtout dans les bassins molassiques, parfois recoupant les chevauchements, parfois recoupé par les chevauchements = fermeture de l’océan 4) fermeture océanique : subduction/exhumation & obduction (document 3) Ophiolites = vert sur la carte (ub - oph). - certaines ne sont pas métamorphisées = chenaillet = obduction - certaines sont métamorphisées = viso : faciès SB/ eclo (points alignés) d’âge tertiaire/ alpin (bleu) = subduction/ exhumation. + cortège sédiments de marge océanique subductés (schistes lustrés) : emballent les oph. Document 2 : Caractéristiques géologiques et géophysiques de la région d’Ivrée 1) Carte des anomalies de Bouguer de la France au 10-6 (Source : BRGM). La région d’Ivrée est indiquée par un rectangle noir 2) Localisation de la zone d’Ivrée sur la carte de France au 10-6 3) Echantillon de la zone d’Ivrée – échantillon M32- en LPNA (haut) et LPA (bas) Document 2 : interprétations Interprétation scientifique (niveau Master) D’après le document 1, on s’attend à des roches de la croûte continentale européenne ayant subit un métamorphisme de HT-BP (faciès granulite) et un magmatisme associé, au début de l’ère secondaire (permien- trias). zone Ivrée = marge continentale européenne qui a subi un métamorphisme de rifting lors de l’ouverture de l’océan alpin au début du secondaire. Carte gravimétrique : anomalie positive sous la zone d’Ivrée = zone amincissement crustal. cohérent avec le rifting au permo- trias : amincissement crustal important, remontée des isothermes = métamorphisme de HT-BP et fusion partielle (granites). dans les coupes sismiques (ECORS), on voit bien cette zone où localement le manteau remonte près de la surface = paléo-marge amincie de l’Europe. Minéraux : (1) typique d’un gneiss = quartz, K-feldspath, biotite, grenats + (2) minéraux indicateurs d’un métamorphisme de HT-MP : disthène, (cordiérite, sillimanite). = Kinzigite (De la rivière Kinzig, Forêt Noire, Allemagne) est une roche métamorphique, catazonale (HT-BP, anatexie), de type gneissique (acide); cette roche représenterait des résidus d'anatexie, et elle est couramment associée à des gneiss, leptynites, et/ou à des granulites. marqueur du métamorphisme de HT-BP de la région d’Ivrée Pour être pédagogique, reconnaître le métamorphisme de HT-BP sur l’échantillon PUIS revenir à la carte et l’associer au faciès granulite. Didactisation du document et utilisation en classe de TS Je ne pense pas que la Kingizite soit au programme de 1ère S ou de TS, mais peut-être certains minéraux du métamorphisme de HT-MP comme le disthène, la sillimanite, la cordirite. replacer les minéraux dans un diagramme P-T = construire et calculer le gradient de HT-BP Document 3 : Comparaison d’échantillons de deux gabbros que l’on trouve dans les Alpes au Chenaillet dans le val d’Aoste. Le diagramme de phases correspondant est fourni. Echantillon macroscopique d’un gabbro du val d’Aoste Echantillon en microscopie optique en Lumière Naturelle d’un gabbro du Chenaillet (cpx = clinopyroxène, hb = hornblende, pl = plagioclase) diagramme de phases simplifié pour des chimies de gabbros Document 3 : interprétations Interprétation scientifique (niveau Master) Ce document permet de différencier deux genres d’ophiolites que l’ont peut trouver dans les Alpes : les ophiolites d’obduction (Chenaillet) et les ophiolites de subduction (Aoste). Ne racontent pas la même partie de l’histoire de l’océan alpin. - Ophiolite du Chenaillet (obduction) Histoire gabbro purement océanique, car pendant l’obduction, les ophiolites ne subissent pas de déformation/ métamorphisme alpin. Macroscopique : on voit des plages blanches et des plages noires. Blanc = plagioclases, Noir = pyroxènes et/ ou amphiboles. Microscopie : confirme l’analyse minéralogique. Les pyroxènes sont entourés d’une couronne d’amphibole. Comment expliquer cela ? Grille pétrogénétique des basaltes : vers 700°C, en présence d’eau, on passe la limite de transformation Cpx + pl + H2O Hb. Hydratation de la roche conduit à l’apparition d’amphiboles (minéraux hydratés). Si on continue plus loin le refroidissement, apparition de la chlorite (rend la roche verte = visible au chenaillet). tracer le trajet P-T sur le diagramme calculer le gradient Pression- Température o 0,7 GPa = 0.7*109/(3000*10) = 23,3 km o 1100 °C = 48 °C/km gradient de HT- BP typique du métamorphisme hydrothermal. - ophiolite du Viso (Aoste) (subducté et exhumée) Histoire de la formation du gabbro à la dorsale, mais aussi l’histoire de la subduction (qui en général efface le métamorphisme océanique). Macroscopique : les cpx sont également entourés d’une couronne d’amphiboles, mais cette fois-ci ce sont des glaucophanes, typiques d’un métamorphisme de HP-BT. Comment expliquer cela ? Grille pétrogénétique des basaltes : pour P>0.5 GPa et T<500°C, le pyroxène et/ou l’amphibole se transforme en un polymorphe de HP = glaucophane. Typique de l’enfouissement des gabbros à HP pendant la subduction océanique. Ici, on n’atteint pas le faciès éclogite (pas de jadéite). Puis exhumation. En général, rétromorphose dans le faciès schistes verts = chlorite. tracer le trajet P-T sur le diagramme calculer le gradient Pression- Température o 1 GPa = 1*109/(3000*10) = 33,3 km o 500 °C = 15 °C/km gradient de HP- BT typique du métamorphisme de subduction. Didactisation du document et utilisation en classe de TS Joli exemple pour montrer les différents gradients que les gabbros océaniques peuvent subir. Faire construire les chemins P-T & calculer les gradients. Document 4 : carte géologique de Vizille au 1 :50000ème Localisation sur la carte de France Document 4 : interprétations Interprétation scientifique (niveau Master) Retenir cette carte pour montrer la présence de blocs basculés dans les Alpes. Partir de la carte de France au 10-6 où les blocs basculés sont facilement identifiables (document 1), puis zoomer sur la carte au 1 :50000ème pour identifier les sédiments pré-, synpost-rift. Particulièrement beau au col d’Ornon. Carte de France : Alternance de roches du socle primaire (rouge= magmatisme, marron= sédiments, verdâtre= cambrien - ordovicien) et de roches de la couverture secondaire (violet= trias, bleu = jurassique). Coupe WE : socle – faille – couverture – socle – faille – couverture – socle. typique des blocs basculés Col d’Ornon : contact anormal entre le socle et les sédiments jurassiques (l5) = faille. Compartiment E + bas que le compartiment W. Vergence de la faille difficile à identifier, mais semble raide. Incompatible avec faille inverse = plutôt faille normale (60°). bloc basculé, et demi-graben. Corréler avec le reste de la carte : on peut en identifier 3 (Rochail, la Mure, Taillefer) + à l’est, compression est + importante et les failles normales sont reprises en failles inverses lors de la collision alpine. Etapes de l’ouverture océanique - Sédiments au contact du socle = trias. Peu épais & évaporitique = bassin peu profond = début ouverture océan. - Ornon : blocs de trias et de basalte associés à la faille océanisation au trias Didactisation du document et utilisation en classe de TS L’étude de cette carte peut être associée à une sortie de terrain : l’affleurement de la faille d’Ornon est très joli. Associer cela à une sortie Chenaillet pour discuter des différentes étapes de la formation d’un océan. Coupe Grenoble Briançon.
