Correction DS2 . Exercice 1 : Restitution des connaissances. Partie

Correction DS2
.
Exercice 1 : Restitution des connaissances.
Partie A : QCM
Le corrigé du QCM est sur votre copie.
Partie B : Question de synthèse (7 points) Barème
1. Les marqueurs de la présence d'un océan.
Les marqueurs magmatiques.
- Définition d’une ophiolite, reste d'un ancien plancher océanique située en plein cœur d'une chaîne de
collision
- Les ophiolites sont une association de roches magmatiques caractéristiques d'une lithosphère océanique :
basaltes en coussins (indiquant un refroidissement rapide sous l'eau), gabbros et péridotites
Les marqueurs tectoniques d'un ancien rifting.
- la présence blocs basculés avec des failles normales est le marqueur d'une ancienne marge passive
- la sédimentation caractéristique de la formation d'un rift : sédimentation anté, syn et post rift est aussi
caractéristique de la présence d'un ancien océan entouré de deux marges passives
2- Les marqueurs métamorphiques d'une subduction, entraînant la disparition de l'océan.
- la présence de roches métamorphiques caractéristiques d'une augmentation de température et de pression
résultant d'un enfoncement en profondeur : roches du faciès schiste vert, roche du faciès glaucophane et
roche du faciès éclogite
- la disposition des roches métamorphiques au cœur de la chaîne de montagne indique le sens de la
subduction entraînant la fermeture de l'océan
3. Les marqueurs d’une actuelle collision, et donc d’un épaississement crustal
Les déformations tectoniques sont la conséquence d'un raccourcissement et d'un épaississement
consécutifs à la collision de deux croûtes continentales
Les plis, les failles inverses et les nappes de charriage sont des déformations tectoniques caractéristiques
d'une chaîne de collision
3-2 : Les marqueurs pétrographiques
- enfoncement de roches de la croûte continentale en profondeur avec formation de roches métamorphiques
de type gneiss
- enfoncement en profondeur pouvant entraîner une fusion partielle et la formation de roches de type
migmatites
Les trois étapes de la formation d'une chaîne de collision sont clairement présentées
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Exercice 2 : Question de synthèse avec connaissances
Barème
À l'Archéen, période comprise entre – 4 et – 2,5 Ga, la Terre générait de la croûte continentale (CC) comme
dans les derniers 2,5 Ga par subduction. Néanmoins, à l'Archéen, la Terre était beaucoup plus chaude et les
conditions de subduction étaient différentes. Nous allons comparer les deux modèles de subduction ancienne
et actuelle et valider l'hypothèse proposée par les géologues.
Le doc.1 est un schéma qui compare les deux subductions,ancienne et actuelle.
Actuellement, le doc montre que la CC se forme à partir d'un magma formé à une profondeur comprise entre
80 et 100 km.
Or on sait que ce magma a pour origine la fusion partielle de roches du manteau lithosphérique (péridotites)
de la plaque chevauchante suite à une déshydratation des roches de la croûte océanique (CO) suite à leur
enfoncement dans le manteau par subduction
Le doc.1 montre qu'à l'Archéen, le croûte océanique hydratée était susceptible de fondre à faible
profondeur (de l'ordre de 50 km) et générait des magmas, source de CC.
Le doc.2 est un graphique qui montre les conditions de fusion de la CO anhydre et hydratée et les gradients
géothermiques dans une zone de subduction actuelle et archéenne.
A l'Archéen, la température croissait avec la profondeur à peu près deux fois plus vite que maintenant donc
le gradient géothermique croisait le solidus de la CO hydratée ce qui entraîne une fusion partielle vers 600-
650 °C à environ 50 km de profondeur.
La CO hydratée fondait et générait des magmas comme représenté dans le modèle du doc.1
Actuellement le gradient géothermique est plus faible, il croise en premier lieu la courbe de déshydratation
de la CO sans croiser le solidus de la CO anhydre.
Donc les roches de la CO se déshydratent en premier mais ne fondent pas, ainsi aucune fusion partielle de la
CO n'est représentée dans le modèle de subduction actuelle.
Le doc.3 est un graphique qui indique les conditions de fusion partielle d'une péridotite anhydre et hydratée
et les gradients géothermiques dans une zone de subduction actuelle.
On constate que le gradient géothermique actuel croise le solidus de péridotite hydratée à partir de
profondeur supérieures à 90 km environ. C'est à cette profondeur que l'eau provenant de la CO de la plaque
plongeante permet une fusion partielle et la genèse de magmas.
Cette fusion est partielle car le gradient géothermique ne croise jamais le liquidus.
Synthèse :
A l'Archéen, la production de magmas nécessaires à la formation de roches de la CC se réalisait suite à une
fusion directe des roches de la CO hydratée
Depuis 2,5 Ga jusqu'à l'actuel, la CO se déshydrate suite à sa subduction avant d'atteindre les températures
de fusion. C'est cette déshydratation qui permet la fusion partielle de la péridotite mantellique de la plaque
chevauchante. Ceci se réalise à une plus grande profondeur.
L'hypothèse des géologues sur l'origine différente des roches de la CC à l'Archéen et à l'actuel semble
valide.
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