- P. Piccino

TP2 – Les témoins de l’épaississement de la croûte continentale
La croûte continentale est une croûte épaissie. Elle est d’autant plus épaisse que l’altitude est importante.
Cet épaississement est la conséquence du raccourcissement de la croûte au niveau des zones de convergence
lithosphérique.
Quels sont les indices de cet épaississement…
… à l’échelle des formations géologiques ? (PARTIE B)
… à l’échelle des roches et des minéraux qui les composent? (PARTIES A et C)
PARTIE A – LES INDICES PÉTROGRAPHIQUES* TÉMOIGNANT D’UN ÉPAISSISSEMENT CRUSTAL
*pétrographie : étude des roches
Document ressource – Qu’est-ce que le
Nous allons montrer qu’il est possible de trouver des indices de métamorphisme ?
cet épaississement à l’échelle des roches et des minéraux, grâce à
l’étude d’un gneiss.
Le gneiss dont vous disposez est issu du métamorphisme d’un
granite, ce qui témoigne de son enfouissement en profondeur
(augmentation de pression), et donc d’un épaississement crustal.
Etape 1 : concevoir une stratégie pour résoudre une
situation problème
1. Proposez une démarche permettant de montrer que ce
gneiss est un ancien granite ayant subi un métamorphisme en
profondeur, et donc qu’il est un témoin de l’épaississement de
la croûte continentale.
Faites vérifier votre proposition
Ressources
Document ressource : Qu’est ce que le métamorphisme ? Interview de Patrick Cordier
Matériel géologique: roches de votre choix et lames minces associées
Matériel des salles de TP :
• de laboratoire : verrerie, produits chimiques (HCl), pointe en fer, lame de verre …
• d’observation : microscopes, loupes,…
• informatique
Fiches techniques : détermination des minéraux d’une roche à l’œil nu et au microscope polarisant
Etape 2 : mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables
2.a. Observez les échantillons de granite et de gneiss à l’œil nu et au microscope polarisant pour déterminer:
- la structure de chacune des roches (grenue/microlithique, l’organisation des minéraux, …) ;
- les minéraux qui les composent.
Etape 3 : présenter les résultats pour les communiquer
3.a. Présentez vos observations macro et microscopiques en complétant l’annexe 1 (microphotographie à faire pour
la lame mince de granite).
3.b. Construisez un tableau de comparaison de ces roches.
Le tableau doit être construit de telle façon à ce que son analyse puisse permettre de répondre au problème à traiter.
Etape 4 : exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème
4. Exploitez vos résultats rigoureusement pour montrer en quoi ce gneiss est un témoin de l’épaississement de la
croûte continentale.
PARTIE B – LES STRUCTURES TECTONIQUES TÉMOIGNANT D’UN ÉPAISSISSEMENT CRUSTAL
Consigne
1–Visionnez la modélisation proposée afin d’identifier
les conséquences de la convergence.
•
2 – Analysez le résultat d’une telle modélisation en
annotant le document 1.
Les structures tectoniques obtenues et les
contraintes* qui les ont engendrées doivent •
apparaître sur votre schéma. Représentez les
contraintes* par des flèches.
Matériel et documents associés
Vidéo d’une modélisation de la collision
https://www.youtube.com/watch?v=BLZurdq2qpk
Schémas des structures tectoniques observées
en situation de convergence: document 2
*contrainte : pression exercée sur les roches, pouvant
entrainer leur déformation voire leur rupture
3 – Identifiez les structures caractéristiques de la
collision dans les paysages présentés.
Votre réponse s’effectuera sous forme de schémas •
d’interprétation sur lesquels vous ferez figurer les
contacts anormaux entre les roches et les
contraintes tectoniques mises en jeu (flèches).
Photos de différentes structures tectoniques :
documents 3 à 5
Document 1 : Modélisation d’une compression sur une série sédimentaire
Document 2 : Les figures tectoniques de la compression
Chevauchement
Une portion de croûte est déplacée horizontalement sur plusieurs
mètres et recouvre une autre portion au niveau d’un contact anormal.
La chronologie des dépôts sédimentaires n’est alors plus respectée.
Lorsque le déplacement des terrains s’effectue sur plusieurs kilom, on
ne parle plus de chevauchement mais de nappe de charriage.
Document 3 : Paysage à St-Julien de
Beauchène (Alpes du Sud) dans les
calcaires datant du Jurassique supérieur
Document 4 : Paysage à Glacier National Park, dans le
Montana (USA)
Document 5 : Paysage du pic des Ourgières (Vallée du Guil, Alpes) et schéma interprétatif
PARTIE C –POUR ALLER PLUS LOIN…
Expliquez pourquoi l’on peut dire que les roches du doc 1a
p134 et du document 6 ci-dessous sont des témoins d’un
épaississement crustal en profondeur (appuyez-vous sur les
documents 7 et 8 pour votre réponse).
Document 6 : Migmatite
Cette roche est issue d’un ancien gneiss ayant subi
une fusion partielle (anatexie). Il a été retrouvé
dans le lit de la Sand River (Afrique du Sud).
Doc 7- Diagramme de stabilité de certains
minéraux
En laboratoire, il est possible de soumettre des
associations minérales à des températures (T) et des
pressions (P) comparables à celles qui règnent à
différentes profondeurs dans la lithosphère. On utilise
pour cela une cellule à enclumes de diamant:
l’échantillon va être pressé entre 2 diamants puis
chauffé à l’aide de lasers infrarouge puissants. Un tel
dispositif permet d’obtenir des pressions jusqu’à 500
GPa et des températures jusqu’à 5000°C.
Ces expériences montrent que deux minéraux, stables
dans des conditions P-T précises, commencent à réagir
entre eux lorsque les conditions P-T changent et
donnent naissance à de nouveaux minéraux (c’est un
métamorphisme).
Document 8 - Géothermes de la croûte continentale (CC) et
solidus du granite (modifié d’après Encyclopédie Quillet par Ulysse,
Lardeaux, Rio, Trombert et Wozniak)
Les géothermes minimum et maximum d’une croûte continentale ne
recoupent pas le solidus du granite pour une profondeur de 30 km
c’est-à-dire pour une épaisseur moyenne de croûte continentale. La
fusion partielle n’est possible qu’à partir d’environ 38 à 50 km de
profondeur c’est-à-dire pour une croûte continentale épaissie. La
formation de granite n’est donc possible que dans une croûte
continentale épaissie et les granite s sont des indices pétrologiques d’un
épaississement de la croûte continentale.