Partie 1 – Géologie
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Partie 1 – Géologie Rappels Croûte océanique : basalte + gabbro Croûte continentale : granite Sédiments au-dessus de la croûte Manteau = lithosphère + asténosphère + manteau inférieur Structure et origine des roches Grenue refroidissement lent Microlithique refroidissement rapide Magma moyennement riche en Diorite silice Continental ou océanique Andésite Magma riche en silice Continental Rhyolite Granite Chambres magmatiques Gabbro Basalte océaniques Roches magmatiques : plutoniques (en profondeur) ou volcaniques (à la surface) Datation 2 types : relative (par comparaison) ou absolue (valeur chiffrée +- précise) Principe radiochronologique (< radioactivité) : exemple du cycle du carbone Le soleil transforme un 14N en 14C* → 14CO2 →absorbé par les arbres lors de la photosynthèse → absorbé par organismes vivants Rapport 14C / 12C constant au cours de la vie ; mais il diminue après la mort Datation avec rubidium 87Rb*/strontium 87Sr Il faut que ces éléments soient présents dans la roche. On utilise le Strontium 86Sr comme référence, car il est stable : on suppose sa quantité stable au cours du temps. Le coefficient directeur de la droite, noté a, permet de déterminer l’âge de la roche : Âge = ln(a + 1) / λ Plus le coefficient directeur est élevé, plus l’âge est grand. On ne tient pas compte du rapport initial ; il dépend de la constitution de la roche et non pas de son âge. Contraintes de pression Synclinal : s’incline Après érosion, les couches inférieures sont révélées à la surface Autre type de contrainte : fusion partielle Si la température et la profondeur augmentent, il peut se produire une fusion partielle des roches de la croûte continentale. Si la pression augmente mais pas la température, la roche va se fracturer. Subduction Plongement de la lithosphère océanique sous une lithosphère océanique ou continentale. Moteurs de la subduction • Densité de la lithosphère (lié à son épaisseur) : 80 % • Poussée de la dorsale : 15 % • Épaisseur des sédiments : 5 % Marqueurs d’une subduction actuelle • Fosse océanique : au niveau de la frontière des plaques, due à la flexion • Relief volcanique : remontée de magma Présence de volcans sur la plaque chevauchante, // à la frontière des plaques Cordillère si subduction océan-continent ; arc insulaire si océan-océan • Séismes Horizontaux : dus à la compression Inclinés : + on s’éloigne de la frontière, + ils sont profonds → plan de Benioff • Prisme d’accrétion des sédiments • Roches plissées et failles inverses Métamorphisme de la plaque subduite Transformation d’une roche par pression ou température 1. Gabbro, basalte Plagioclases, pyroxènes 2. Schiste vert Température ↓ ; + H2O + hornblende / chlorite (minéraux verts) 3. Schiste bleu Pression ↑ ; - H2O + glaucophane 4. Éclogite Pression ↑ ; Température ↑ ; - H2O grenat (rouge) et jadéite (vert) Magmatisme de la plaque chevauchante Fusion du manteau hydraté (par la déshydratation des roches métamorphiques) possible partiellement, entre 80 et 150km de profondeur. Volcanisme explosif car apport d’eau au magma → gaz Schéma-bilan de la subduction Voir schéma Orogenèse et collision continentale Formation des chaînes de montagne Collision de 2 lithosphères continentales = convergence Rapport compression / érosion > 1 Histoire : rifting, océanisation, subduction, collision Traces d’un paléo-océan • Sédiments et fossiles marins • Blocs basculés (avec positionnement des sédiments) • Lithosphère océanique hydratée, compressée, avec failles ◦ Présence d’ophiolites (roches < lithosphère océanique non subduites, hydratées, compressées et en altitude) Traces d’une paléo-subduction • Prisme d’accrétion • Roches magmatiques (le plus souvent plutoniques ; les roches volcaniques ont disparu avec l’érosion) • Métagabbros (dans le sens de la subduction) Traces d’une collision actuelle • Séismes de faible magnitude • Double anomalie du relief (montagne, …) • Failles inverses • Plis • Blocs basculés • Roches UHP (ultra haute pression) : diamant, minéraux précieux… • Failles horizontales (chevauchement / charriage) • Relief négatif : racine crustale par principe d’isostasie tout excès de masse en altitude entraine une augmentation de la profondeur du moho proportionnelle à la densité des matériaux ajoutés, et réciproquement. → toute colonne de lithosphère exerce une même pression sur le manteau Schéma de la collision Voir schéma Disparition des reliefs continentaux Raisons : • Température et pression • H2O : érosion, dissolution, transport Cycle des roches Érosion et dissolution Érosion = phénomène mécanique d’altération Causes possibles : H2O, végétation, vent, température Les matériaux arrachés sont transportés vers la mer par le vent ou l’eau. Forces de compression et gravitation Deux conditions à l’élévation d’une chaîne de montagnes : • Rapport compression / érosion > 1 • Rapport convergence / gravitation > 1 Dans le cas d’une montagne ancienne, arrêt de la compression car la convergence disparaît. On ajoute l’érosion, la dissolution des roches et la gravitation et couic, la racine crustale remonte par isostasie. Géothermie Basse énergie Utilisation domestique : on injecte de l’eau dans des tuyaux sous terre, l’eau est chauffée grâce au gradient géothermique, elle remonte et est utilisée. Haute énergie On place des centrales sur les zones à anomalie de température positive (point chaud ; subduction ; dorsale) → chauffage ou électricité Origine de l’énergie géothermique < radioactivité (désintégration d’éléments radioactifs), partout dans le noyau, le manteau et la croûte Transfert de chaleur par conduction (noyau interne et croûte) et convection en cellules Voir bilan géothermie
