Thème 1B1, 1B2 - Le domaine continental et sa dynamique

Pour comprendre cette évolution on va tout d’abord caractériser le domaine continental et plus précisément les chaines de montagne.

Accroche : évolution  de l’altitude du Mont-Blanc

Chapitre I : la caractérisation du domaine continental

I. L’opposition croute continentale-croute océanique

• Nature-altitude : rappel première S
• Densité : rappel première S
• Age des deux croutes

Activité pratique 1 : tracé d’une droite isochrone avec un tableur et exploitation

Les différences d'altitude moyenne entre les continents et les océans s'expliquent par des différences crustales. La croûte continentale, principalement formée de roches voisines du granite, est  d'une densité plus faible que la croûte océanique.

L'âge de la croûte océanique n'excède pas 200 Ma, alors que la croûte continentale date par endroit de plus de 4 Ga. Cet âge est déterminé par radiochronologie.

II. la croute continentale dans les chaines de montagnes

• Profondeur du Moho : exploitation de données sismiques
• Relief profondeur crustale et isostasie

Activité pratique 2 : Expliquer l’origine d’un Moho plus profond dans les chaines de montagnes en utilisant le logiciel simulAiry

Supports :

• Logiciel simulAiry
• Texte sur la notion d’isostasie
• Fiche d’utilisation du logiciel à construire grâce à l’aide prise en main du logiciel
• Objectif : montrer que l’équilibre isostasique est à l’origine d’une importante racine crustale sous les reliefs positifs
• Modifications tectoniques et pétrographiques

L'épaisseur de la croûte résulte d'un épaississement lié à un raccourcissement et un empilement. On en trouve des indices tectoniques (plis, failles, nappes) et des indices pétrographiques (métamorphisme, traces de fusion partielle).

III. Un scénario de l’histoire de la chaine

Convergence :

Les résultats conjugués des études tectoniques et minéralogiques permettent de reconstituer un scénario de l'histoire de la chaîne.

Chapitre II : la formation des chaines de montagnes

Activité pratique : sortie pour recherche d’indices dans une chaine de montagnes afin de reconstituer son histoire (ou étude documentaire)

I. les traces d’un ancien océan

• Ophiolites
• Marges passives

Les chaînes de montagnes présentent souvent les traces d'un domaine océanique disparu (ophiolites) et d'anciennes marges continentales passives.

II. les traces d’une ancienne subduction

Activité pratique : les roches de la subduction

Les matériaux océaniques et continentaux montrent les traces d'une transformation minéralogique à grande profondeur au cours de la subduction. La différence de densité entre l'asthénosphère et la lithosphère océanique âgée est la principale cause de la subduction. En s'éloignant de la dorsale, la lithosphère océanique se refroidit et s'épaissit. L'augmentation de sa densité au-delà d'un seuil d'équilibre explique son plongement dans l'asthénosphère. En surface, son âge n'excède pas 200 Ma.

III. Les traces d’une collision

• Suture de matériaux océaniques
• Empilement de nappes

La «suture» de matériaux océaniques résulte de l'affrontement de deux lithosphères continentales (collision). Tandis que l'essentiel de la lithosphère continentale continue de subduire, la partie supérieure de la croûte s'épaissit par empilement de nappes dans la zone de contact entre les deux plaques.

Chapitre III : le moteur de la subduction et ses conséquences sur la croute continentale

I. Le moteur de la subduction

II. Les conséquences de la subduction sur la croute continentale

Activité pratique : les roches magmatiques des zones de subduction

Magmatisme et formation de croute continentale…

Prérequis / acquis (évaluation diagnostique) :
le modèle de la tectonique des plaques ; lithosphère océanique, asthénosphère, manteau, croûte ; granite, gabbro, basalte, péridotite ; radioactivité

Accroche : Photos de chaînes de montagnes

Problèmes posés : A quoi sont dus les reliefs continentaux ? Comment se forment-ils et comment évoluent-ils ?

I. Les particularités de la croute continentale et les reliefs continentaux

Rappels : Composition de la croute océanique et de la croute continentale : Observation gabbro, basalte/granite : vus en 1°S

A. La densité de la croute continentale et notion d’isostasie

Activité 1 : Comparaison de densité et utilisation d’un logiciel de simulation pour comprendre comment la lithosphère continentale est en équilibre surl’asthénosphère au niveau des chaines de montagne

La lithosphère est en équilibre (isostasie) sur l'asthénosphère. Les différences d'altitude moyenne entre les continents et les océans s'expliquent par des différences crustales. La croûte continentale, principalement formée de roches voisines du granite est d'une densité plus faible que la croûte océanique.

B. L’épaisseur de la croute continentale

Activité 2 : Exploitation de données sismologiques pour

Comparer l’épaisseur des croutes continentales et océaniques au fond des océans et au niveau de reliefs continentaux

Objectif méthodologique :

• Utiliser des données sismiques et leur traitement avec des logiciels pour évaluer la profondeur du Moho.
• Utilisation de sismolog et d’un tableur.

Les différences d'altitude moyenne entre les continents et les océans s'expliquent par des différences crustales. La croûte continentale…  est d'une épaisseur plus grande que la croûte océanique.

C. Un modèle global pour expliquer les reliefs continentaux et leur âge

Activité 3 : Utilisation de la méthode de la droite isochrone pour comparer l’âge des différentes croutes et aboutir à un modèle global permettant d’expliquer les reliefs continentaux

L'âge de la croûte océanique n'excède pas 200 Ma, alors que la croûte continentale date par endroit de plus de 4 Ga. Cet âge est déterminé par radiochronologie.

Au relief positif qu'est la chaîne de montagnes, répond, en profondeur, une importante racine crustale.

Problème : Comment expliquer que dans les chaines de montagne, il y ait un tel épaississement de croute continentale ?

II. Les mécanismes à l’origine d’un épaississement crustal continental

A. Les indices tectoniques de ce mécanisme

Activité 4 : Réalisation d’une sortie sur le terrain pour

• Repérer les plis et failles inverses dans le paysage puis les exploiter par des réalisations de croquis de plis et failles.
• Comparer ce qui est visible à la surface avec les données des cartes géologiques pour comprendre un chevauchement

L'épaisseur de la croûte résulte d'un épaississement lié à un raccourcissement et un empilement. On en trouve des indices tectoniques (plis, failles, nappes)

B. Les indices pétrographiques de ce mécanisme

Activité 4 : Réalisation d’une sortie sur le terrain pour :

• repérer la localisation des granites et leur contact avec leur encaissant pour comprendre leur mise en place ;
• repérer des roches métamorphiques, y rechercher des transformations minéralogiques, des traces de fusion partielle

L'épaisseur de la croûte résulte...
On en trouve des indices pétrographiques (métamorphisme, traces de fusion partielle).

C. Scénario de l’histoire d’une chaine de montagne

Activité 4 : Réalisation d’une sortie sur le terrain pour

• faire un compte–rendu de la sortie sur Google Earth en complétant un fichier numérique, incluant l’itinéraire, des photos et croquis des différents arrêts.

Les résultats conjugués des études tectoniques et minéralogiques permettent de reconstituer un scénario de l'histoire de la chaîne.