fiche convergence - Maitres Snv Jussieu Fr

Préparation à l’Agrégation Interne
Séances du 18 / 12 / 2010 et 05 / 01 / 2011
CONVERGENCE ET COLLISION CONTINENTALE
Les mots clés :
déformation, contrainte, compression, pli, faille, chevauchement, charriage, raccourcissement,
épaississement, ophiolites, racine crustale, métamorphisme, faciès métamorphique, gradient
géothermique, pression, schiste bleu, schiste vert, éclogite, subduction, obduction, collision, chaîne de
montagne, fusion partielle, granites, extension, effondrement gravitaire, géothermomètre, géobaromètre,
chemin P,T,t…
Dans les programmes :
Classe de 4ème
À raison de quelques centimètres par an, les plaques s’écartent et se forment dans l'axe des dorsales.
Elles rapprochent et s'enfouissent au niveau des fosses océaniques.
La collision des continents engendre des déformations et aboutit à la formation de chaînes de montagnes.
Observer, recenser et organiser des informations relatives aux mouvements des plaques, aux phénomènes associés
et aux déformations.
Présenter ces informations sous une forme appropriée.
Participer à la conception et la mise en œuvre d’un protocole pour modéliser les déformations à la surface de la
Terre.
Thèmes de convergence : énergie, développement durable, sécurité
Classe de Terminale S : 1-5 : La convergence lithosphérique et ses effets
1-5-2 : Convergence et collision continentale
La collision résulte de la convergence de deux lithosphères continentales. Elle fait suite en général à une
subduction et conduit à la formation d’une chaîne de montagnes. Ces phénomènes sont abordés à partir de
quelques aspects de la géologie des Alpes franco-italiennes.
Classe de BCPST
BCPST : programme de cours
4. Les transformations structurales et minéralogiques de la lithosphère
4.1. Rhéologie de la lithosphère
- Contrainte et déformation ; déformations élastique, plastique et
cassante. Sismogenèse.
Parler de comportements ductile et cassant est une autre façon de décrire le régime de déformations. On montre
l'importance de la nature des matériaux et des conditions thermodynamiques.
- Changements des propriétés mécaniques des roches.
Ces changements sont mis en liaison avec la notion de lithosphère thermique et mécanique.
- Diversité d'échelle des déformations, de l'échelle du cristal à la lithosphère. Plis et failles. Schistosité et foliation.
Linéations.
Les caractéristiques des plis ne sont étudiées que si elles sont liées à des différences de mode de déformation.
4.2. Les transformations minérales
- Réactions univariantes du métamorphisme et minéraux index ; paragenèses minérales et importance des
matériaux originels dans la diversité des roches métamorphiques.
Les transformations minéralogiques sont régies par les lois de la thermodynamique et de la cinétique : les
associations minéralogiques sont des indicateurs de pression et de température.
- Variations dans le temps des assemblages minéralogiques présents dans une roche : chemin P,T = f(t)
L'évolution dans le temps des associations minéralogiques est discutée en termes géodynamiques.
4.3. Les objets tectoniques et les témoins métamorphiques dans une chaîne de collision : les Alpes franco-italo suisses
Cette partie permet de présenter des objets tectoniques d'échelle variée, et des témoins métamorphiques dans le
cadre structural d'une chaîne de collision. On se limite à la partie des Alpes visible sur la carte géologique de la
France au 1/106.
- Principales structures de l'édifice alpin :
. témoins de paléomarge passive ;
. indices de raccourcissement et d'épaississement ; décrochements.
Cette étude est l'occasion de présenter des observations de terrain et des résultats géophysiques. Le lien est fait
entre l'épaississement crustal et l'isostasie. Les mouvements actuels sont mentionnés.
- Vestiges de l'océan liguro-piémontais.
La connaissance de l'océan valaisan n'est pas au programme.
- Apports des témoins métamorphiques.
L'ensemble des informations est intégré aux grandes étapes de l'histoire géodynamique de la chaîne.
La connaissance chronostratigraphique des différents événements n'est pas au programme.
BCPST : Programme de TP
3. Représentation cartographique de la Terre aux différentes échelles (2 séances)
On montre l'apport des données satellitales et la diversité d'échelle des représentations cartographiques. L'étude de
la carte géologique de France au 1/106 permet de se familiariser avec sa légende et montre les grands ensembles
géologiques (massifs anciens, bassins sédimentaires, chaînes récentes). Elle constitue un support à l'étude des
grandes structures en 2e année. L'exploitation de cartes à différentes échelles et notamment à 1/50 000 permet une
initiation à la reconnaissance des structures tabulaires ou déformées (plis et failles).
4. Étude de grandes structures géologiques (8 séances)
- Étude d'une dorsale (1 séance).
- Étude d'une marge active (1 séance).
- Étude d'une marge passive (1 séance).
En première année, cette étude s'appuie sur des documents cartographiques et permet d'intégrer les acquis de la
géophysique.
L'analyse pétrographique est réalisée à l'aide d'échantillons et de photographies de lames minces (reconnaissance
des structures).
- Un massif ancien et ses bordures (1 séance).
- Une chaîne récente : les Alpes (3 séances).
- Un bassin sédimentaire (1 séance).
En seconde année, cette étude est effectuée aux différentes échelles à l'aide de cartes (du 1/106 au 1/50000),
d'échantillons et de photographies (paysages, affleurements, roches, lames minces) ; elle s'appuie également sur les
acquis géophysiques de première année.
Les roches métamorphiques étudiées sont, outre les schistes, micaschistes et gneiss, les migmatites, les schistes
bleus et les éclogites.
Pour Les Alpes, on se limite à la partie de la chaîne visible sur la carte géologique de France au 1/106.
Les orientations bibliographiques :
- Géologie : objets et méthodes, DERCOURT J. et PAQUET J., Dunod.
- Sciences de la Terre et de l'Univers, DANIEL J.Y. et al., Vuibert
- Comprendre et enseigner la planète Terre, CARON J.M. et al., Ophrys
- Convergence lithosphérique, LALLEMAND S. et al, Vuibert, 2005
- De l'océan à la chaîne de montagne, Tectonique des plaques dans les Alpes, LEMOINE M. et al., 2000,
Gordon and Breach
- La déformation des continents, JOLIVET L., 1995, Hermann
- La déchirure continentale et l'ouverture océanique, géologie des marges passives, BOILLOT G. et
COULON Ch. , 1998, Gordon and Breach
- Les déformations des matériaux de l'écorce terrestre, MATTAUER M. 1980, Hermann
- Enseigner la géologie Collège - Lycée, coll., 1992, Nathan
- Tectonique, MERCIER J. et VERGELY P., 1992, Dunod
- Les roches métamorphiques et leur signification géodynamique, KORNPROBST J., 1994, Masson
- Déformations et déplacements dans la croûte terrestre, CHOUKROUNE P., 1995, Masson
- Les grandes structures géologiques, DEBELMAS J. et MASCLE G.,
- Géologie et géodynamique de la France Outre-mer et européenne, DERCOURT J., 1997, Dunod
- Atlas des roches métamorphiques YARDLEY B.W.D., 1995, Masson
- Ce que disent les pierres, MATTAUER M., 1998, Pour La Science
- La subduction océanique, LALLEMAND S., 1999, Gordon and Breach
-...
Des pistes de révision :
- Les objets de la déformation : plis, failles, charriages, schistosités
- La structure des Alpes franco-italiennes : les différentes zones et leur signification.
- Les ophiolites : structure, mise en place
- Le métamorphisme : les faciès liés à la subduction ; la séquence basique
- Le métamorphisme, marqueur des mouvements verticaux
- Les marges passives et leur évolution lors de la collision
- Les différents stades d’évolution d’une chaîne de montagnes avec les phénomènes tardi-tectoniques.
-…
Des supports à maîtriser :
- La carte géologique au 106ème.
- Les représentations cartographiques des Alpes franco-italiennes : les cartes à 1/ 250 000ème : Annecy, Gap.
- Représentation cartographique des déformations : reconnaissance et analyse de plis (anticlinaux, synclinaux), de
failles (types de failles…) (cartes à 1/50 000).
- Identification macroscopique et microscopique des principales roches des complexes ophiolitiques : basaltes,
gabbros, péridotites
- Identification macroscopique et microscopique des principales roches métamorphiques : micaschistes, gneiss,
éclogite… ; maîtrise du microscope polarisant.
- Profils sismiques : profil ECORS des Alpes
- Grilles pétrogénétiques et établissement des chemins P,T,t
-…
Exemples d'épreuves orales portant sur ce thème :
Leçons :
- Les mouvements des plaques et leurs conséquences (4ème)
- Les mouvements des plaques (4ème)
- Les marges passives 1ère S / TS
- Les ophiolites 1ère S / TS
- Marges et paléomarges 1ère S / TS
- Les témoins de la collision Terminale S
- Les témoins d'un océan disparu Terminale S
TP :
- A partir de quelques exemples, montrez les intérêts et limites de l'utilisation de modèles en Géologie 1ère S - TS
- L’océan Pacifique et ses marges 1ère S – TS
- Marges et paléomarges 1ère S – TS
- Marges et paléomarges passives 1ère S – TS
Les ophiolites et la lithosphère océanique 1ère S - TS
Magmatisme et tectonique des plaques 1ère S - TS
Marges et paléomarges passives 1ère S - TS
L'océan Indien et ses marges 1ère S
Les marges actives Terminale S
Les marqueurs de la subduction Terminale S
Les témoins de la collision Terminale S
Les témoins de la subduction et de la collision dans les alpes franco-italiennes Terminale S
Les témoins d'un océan disparu dans la chaîne alpine Terminale S
Organisation de la séance
- Mise au point scientifique :
- Les transformations minérales.
- Une chaîne de collision : les Alpes franco-italo-suisses.
- Prise en charge par un stagiaire : Biologie végétale
Entraînement à l’épreuve scientifique à partir d’une question de synthèse :
Concevoir un plan et présenter les idées essentielles relatives au sujet suivant :
Adaptation du développement des Angiospermes au rythme saisonnier (on se limitera à l’exemple de nos
régions tempérées).