Lien vers le livret version élève.

STAGE DE GEOLOGIE PREMIERE S
- LYCEE KOEBERLE -
Horaires
indicatifs
08h30 - 09h30
09h45 - 10h30
11h45 - 12h00
13h30 – 16h30
Sites
Objectifs
Carrière de Kintzheim
Château du hautKoenigsbourg
Bergheim
Etude de la croûte continentale
Etude de la couverture sédimentaire gréseuse triasique
ASEPAM mine GabbeGottes ou Saint-Louis
Tectonique des plaques et ressources géologiques locales
Indices sédimentaires de l'histoire géologique locale
Repas tiré du sac
ARRET 1 : CARRIERE DE KINTZHEIM
Extrait des cartes géologiques (BRGM) de Sélestat et Colmar au 1/50000ème
Extrait du livret et de la carte géologiques (BRGM) de Sélestat :
γ1b. Granite porphyroblastique de Thannenkirch et de Kintzheim : granites à très grands phénocristaux
d'orthose et de microcline, parfois à amphibole, liés au socle gneissique dont ils dérivent par anatexie.
Datation : 326 Ma +/- 1 Ma (Méthode U-Pb sur zircons) Katrinova 2007).
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a/ Observer les roches sur le pourtour de la carrière et les décrire.
b/ Identifier la famille de roche auxquelles elles appartiennent – sédimentaire, magmatique (plutonique ou volcanique),
métamorphique.
c/ Noter la position de la carrière sur la carte géologique
(page 2)
d/ Annoter la photo de la roche ci-contre (titre,
minéraux…)
e/ A l’aide des documents 1, 2 et 3, expliquer la formation
de cette roche. Sachant qu’elle s’est formée à partir des
gneiss qui se trouvaient au niveau de la croûte moyenne et
enfouis à 40-50 km.
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Il y a environ 350 Ma, plusieurs blocs continentaux sont entrés en collision et ont formé une vaste chaine de montagne dite
hercynienne. Vers 340 Ma des magmas fortement radioactifs se sont mis en place au travers de la croûte. Vers 330 Ma les forces de
compression ont cessé.
f/ Expliquer, à l'aide des documents 4 et 5 ci-dessous, pourquoi la croûte subit une exhumation (une remonté) suite à
l'action de l'érosion sur un orogène (une montagne).
Document 4 : L'isostasie :
On définit l'isostasie comme un équilibre des charges réalisé à une profondeur dite de compensation, (la limite lithosphère-asthénosphère),
pour laquelle la pression de charge, le poids des roches sus-jacentes, est le même partout. C'est dans la partie supérieure du manteau
asthénosphérique que se situe la zone la plus ductile du manteau (LVZ). Cette capacité de déformation permet la mise en place de l'équilibre
isostatique.
La densité du manteau est supérieure à celle de la croûte. La croûte "flotte" donc sur le manteau comme un glaçon sur l'eau. De la même
façon qu'un iceberg, plus volumineux qu'un autre, possède une racine plus grande, au niveau d'une chaine de montagne il a plus de croûte
qui s'enfonce dans le manteau (on parle de racine crustale) pour compenser la surcharge. Le relief est entretenu par la faible densité de la
croûte par rapport au manteau. (Il faut une plus grande épaisseur de croûte que de manteau pour peser une certaine charge).
g/ Nommer les deux roches
principales constitutives de la croûte
continentale.
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ARRET 2 : CHATEAU DU HAUT-KOENIGSBOURG
Etude de l’affleurement :
a/ Positionner l’affleurement sur la carte géologique page 2.
b/ Sur la photo, noter l’orientation, tracer les limites des bancs, le litage oblique, les traces de galets mous. Entourer des
lacunes rectangulaires.
c/ Que représente un banc de grès ? En déduire la famille de la roche.
d/Que montre :- l'alternance de niveaux riches en galets et de niveau à plus faible granulométrie ?
- la présence de «galets mous » ?
- l’absence de fossile ?
e/ A l'aide des documents ci-dessous, retrouver et expliquer la direction probable du courant donnée par cette strate.
Formation de litages obliques dans le lit d'une
rivière.
Stratifications obliques créées par des
courants de direction constante
Stratifications en auges créées par
des courants dont la direction varie
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Etude de la roche :
f/ En frottant deux échantillons de grès rose, la poudre formée est
blanche. A l'aide de la photographie d'une lame mince de grès
observé au MO (ci-contre), expliquer l'origine de la couleur du grès
vosgien.
g/ Une analyse fine à la loupe binoculaire a montré que les grains
composant les grès vosgiens sont luisants (non mats). A l'aide du document ci-dessous et de la lame de grès, proposer
un mode de mise en place de la roche.
L'analyse morphoscopique est l'examen de la forme et de l'aspect des grains. Elle permet la recherche de la nature de l'agent
de transport donc d'usure des grains.
On répartit les grains en 3 grandes catégories :
- N.U. grains non usés, transparents ou colorés, anguleux ont subi
un faible transport;
- E.L. grains émoussés luisants, ont des arêtes estompées par un
transport hydrique et relativement long.
- R.M. grains ronds mats sont dépoli et arrondis par un transport éolien
h/ D’après l'ensemble des informations relevées, le paysage de notre région au trias était probablement :
a- Un océan profond
b- Un delta
c- Une région désertique avec des dunes
d- Une forêt tropicale
e- Un lac
f- Une chaîne de montagne relativement haute
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ARRET 4 : BERGHEIM - CARRIERE DU KANTZLERBERG
Vue d’ensemble de la carrière
a/ Orienter et décrire précisément l'affleurement et les roches qui s'y trouvent.
b/ Quel est l’âge de la « grande oolithe » et quelles sont les conditions de sa mise en place ?
c/ Quel est l’âge du conglomérat et quelles sont les conditions de sa mise en place ?
d/ Tracer sur la photo de l'affleurement l'accident principal (la faille). Quel est son pendage et son fonctionnement ?
e/ Noter la position de la carrière sur la carte géologique (page 8)
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Extrait de la carte géologique (BRGM) de Colmar au 1/50000ème
Bloc-diagramme du Champs de fracture de Ribeauvillé (d’après Sittler)
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f/ A l'aide de vos réponses précédentes et des documents, expliquer le contact anormal entre les deux roches.
Autrement dit, expliquer la présence de galets de calcaire oolithiques jurassiques et de grès dans des roches Eocène
(tertiaires).
g/ Positionner l’affleurement sur la reconstitution de notre région à l'oligocène (document ci-dessous).
h/ L'histoire cénozoïque de notre région est marquée par la formation d'un fossé d'effondrement. En quoi est-ce que
cet affleurement constitue un argument sédimentaire de sa mise en place et permet de dater l'événement ?
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ARRET 4 : VISITE DE LA MINE GABE GOTTES OU SAINT LOUIS
Les filons de Sainte-Marie sont exceptionnellement riches en minéraux différents. Plus de 150 espèces de minéraux ont été
recensées dans les filons, ce qui fait de Sainte-Marie-aux-Mines un site mondialement connu pour sa richesse minéralogique.
On cherche à comprendre comment l’histoire géologique de la région de Sainte Marie aux Mines a permis la mise en place de filons
de minerais exploités par l’homme.
I. Etude de la roche dans laquelle le minerai est trouvé.
a/ Situer sur l’extrait de carte géologique, la mine Saint Louis ou Gabe-Gottes à proximité et préciser la nature de la
roche qui affleure. Repasser en une couleur le trajet du bus et en une autre couleur le filon de la mine St Louis.
Extrait simplifié d'une carte des filons de Sainte Marie aux Mines (1cm = 500 m)
b/ Observez la roche et noter ses caractéristiques macroscopiques : cohérente ou
meuble, minéraux visibles ou pas, taille, nombre, nature, organisation de ces
minéraux.... Présence ou non de fossiles.
c/ Notez grâce au document 2 les caractéristiques microscopiques de la roche :
cristallisation totale ou présence d'un verre, organisation et tailles des
minéraux,.... Annotez le schéma en utilisant les indications suivantes : « dans un
gneiss à grenat, le rubanement est causée par l'alternance de lits de feldspath et
quartz blancs et de lits discontinus de micas noir et de grenat ».
Document 2 : Schéma d’une
lame mince de gneiss (LPA)
d/ En tenant compte des minéraux constitutifs de la roche et du diagramme de pression – température du document 3,
indiquez dans quelles conditions de P/T s’est trouvée la roche.
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e/ A quelle famille appartient cette roche ?
Document 3 : Diagramme pression – température
La plupart des minéraux ne sont stables que dans des
conditions bien définies de pression et de température. Quand une
espèce minérale n'est plus stable, elle réagit avec des minéraux voisins
pour former de nouveaux minéraux. Des études au laboratoire
permettent de connaître, pour chaque espèce minérale, sa zone de
stabilité. Il est donc possible de déduire les conditions de pression et
de température qui ont été subies par une roche actuellement à
l'affleurement à partir de sa composition minéralogique.
Des minéraux formés en profondeur peuvent être préservés lors du
retour en surface, soit parce qu'ils n'ont pas le temps de subir les
transformations minéralogiques correspondantes, soit parce que
certaines réactions sont irréversibles.
f/ Quel problème soulèvent les conditions de formation de
la roche observée ?
II/ Contexte tectonique et mise en place du minerai
- Un filon est une cassure de la croûte terrestre, remplie de minerai. De façon simplifiée, on peut dire que le minerai est une roche contenant
un ou plusieurs métaux (minerai de fer, minerai de plomb...) dont l’abondance justifie l’exploitation.
- Les filons de Sainte-Marie-aux-Mines se sont formés à l’ère tertiaire (il y a entre 65 et 1,64 millions d’années) lors de la formation du fossé
rhénan.
- Dans le district de Sainte-Marie-aux-Mines, les filons étaient en général verticaux ou presque, très étroits, allant de quelques centimètres
à 1 mètre maximum de largeur. Par contre, ils pouvaient atteindre des hauteurs de 200 à 300 mètres.
- L’eau chauffée et sous pression est capable d’arracher des éléments à une roche et de les déposer plus loin en concentrant certaines
substances.
Document 3 : Origine des filons de minerai
g/ A partir de ces informations et du I/, donnez
les grandes étapes de l'histoire géologique de
Sainte Marie aux Mines et proposez un
scénario de formation des filons de minerai.
Document 4 : Schéma du contexte tectonique
de l’Alsace au Tertiaire (-65 à – 1,64 Ma) :
III/ L’exploitation du minerai par les mineurs
h/ Quand la mine Saint Louis a-t-elle été exploitée ?
i/ Comment les mineurs réussissaient-ils à creuser les galeries ?
j/ Quels sont les principaux minerais exploités ?
Bilan : A partir d’exemples de la sortie, expliquez, dans le cadre de la tectonique des plaques évènements géologiques
ont dus se succéder pour aboutir à la mise en place de ressources exploitables par l’Homme.
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