DIVERGENCE - CONVERGENCE

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1 Préparation à l Agrégation Interne Séance du samedi 24 octobre 2009 Séance du samedi 7 novembre 2009 DIVERGENCE - CONVERGENCE Les mots clés : divergence, dorsale, accrétion, asthénosphère, basalte, croûte, chambre magmatique, expansion océanique, faille transformante, flux géothermique, fusion partielle, gabbro, lithosphère, manteau, marge passive, ophiolite, paléomagnétisme, péridotite, plaque, rift, rifting, spreading, convergence, subduction, collision, chaîne de montagnes, magmatisme tardi-orogénique, métamorphisme, métagabbros, schistes verts, schistes bleus, amphibolites, éclogites, micaschistes, gneiss, gradient géothermique, pression, faciès métamorphiques, géothermomètre, géobaromètre, chemin P,T,t Dans les programmes : 1 ière S: Thème général : structure, composition et dynamique de la Terre Activités tectoniques et magmatiques associées à la divergence : magmatisme des dorsales : fusion partielle des péridotites, décompression, production des basaltes et des gabbros. Relations entre magmatisme et dynamique mantellique. Magmatisme lié aux points chauds. T S : 1.5 La convergence lithosphérique et ses effets Le magmatisme des zones de subduction. Volcanisme, mise en place des granitoïdes : fusion partielle des péridotites, hydratation du manteau. Structures minéralogiques portant les traces de la subduction. Signification pétrologique des ophiolites. Évolution magmatique dans une chaîne de montagnes : fusion partielle tardi-orogénique. Programme BCPST : Les processus fondamentaux du magmatisme Fusion partielle d une roche mère : la péridotite. Extraction et ascension d un magma : différenciation magmatique et cristallisation (profondeur, surface). Contamination. Magmatisme et contextes géodynamiques Rift continental, dorsale, zone de subduction, chaîne de collision, point chaud. Les transformations structurales et minéralogiques de la lithosphère Les transformations minérales Réactions univariantes du métamorphisme et minéraux index ; paragenèses minérales et importance des matériaux originels dans la diversité des roches métamorphiques. Variations dans le temps des assemblages minéralogiques présents dans une roche : chemin P,T = f(t). Les objets tectoniques et les témoins métamorphiques dans une chaîne de collision : les Alpes franco-italosuisses. Principales structures de l édifice alpin. Vestiges de l océan liguro-piémontais. 1 Apports des témoins métamorphiques.

2 Détail du programme BCPST 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 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 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/ 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 1/10 6 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/ 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 1/10 6 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. 2 Pour Les Alpes, on se limite à la partie de la chaîne visible sur la carte géologique de France au 1/10 6.

3 Les orientations bibliographiques : - - POMEROL Ch., LAGABRIELLE Y., RENARD M., Eléments de géologie, 12 ème édition, Dunod, - CARON J.M. et al., Comprendre et enseigner la planète Terre, Ophrys - DERCOURT J. et PAQUET J., Géologie : objets et méthodes, Dunod - BRAHIC, HOFFERT, SCHAAF et TARDY, Sciences de la Terre et de l'univers, Vuibert - JUTEAU Th. et MAURY R., Géologie de la croûte océanique, Masson - LEMOINE M. et al., De l'océan à la chaîne de montagne, Tectonique des plaques dans les Alpes, Gordon and Breach - LALLEMAND S. et al., Convergence lithosphérique, Vuibert. Des pistes de révision : - Les différentes roches magmatiques : caractères minéralogiques, géochimiques ; classification. - Les processus pétrologiques : fusion partielle, cristallisation fractionnée. - Les séries magmatiques et leurs caractères. - Les différents environnements géodynamiques du magmatisme. - Les différentes roches métamorphiques. - Les faciès métamorphiques et les conditions du métamorphisme. - L évolution des conditions métamorphiques au cours de la formation des chaînes de montagnes Des supports à maîtriser : - Diagramme P,T et solidus de la péridotite. - Carte du fond des océans. - - Identification au microscope polarisant des principaux minéraux et roches ; - Les grilles pétrogénétiques du métamorphisme. - Les chemins P,T,t - Les supports cartographiques : carte de France à 1/ Les supports cartographiques : carte à 1 / Profils sismiques Exemples d'épreuves orales portant sur ce thème : Leçons : - Dorsale et lithosphère océanique 1 ère S - Les marges passives 1 ère S - Les ophiolites 1 ère S / TS 3 - Marges et paléomarges 1 ère S / TS - La subduction TS - La collision TS - Les témoins d un océan disparu TS

4 TP : - Divergence et magmatisme 1ère S - L océan Atlantique et ses marges 1 ère S / TS - L océan Pacifique et ses marges 1 ère S / TS - L océan Indien et ses marges 1 ère S / TS - Formation et évolution de la lithosphère océanique 1 ère S - La divergence 1 ère S - Les dorsales océaniques 1 ère S - Convergence et magmatisme TS - Les marges actives TS - Les marqueurs de la subduction TS - Les témoins de la collision Terminale S - Les témoins de la subduction et de la collision dans les Alpes franco-italiennes TS - Magmatisme et tectonique des plaques 1ère S - TS - Les ophiolites et la lithosphère océanique 1ère S - TS Organisation des séances : - Rappel sur la lithosphère océanique, mise en place de la croûte océanique, évolution de la lithosphère... - Préparation des conférences : quelques rappels sur : Les évolutions métamorphiques. - À préparer pour le samedi 24 octobre : Exploitation pédagogique de deux documents Les deux documents ci-dessous correspondent à des photographies prises dans les Alpes. Document 1 : au centre de la photo, s observe un boudin éclogitique, avec de part et d autre, une formation affectée par une foliation dans le faciès schistes bleus. Document 2 : au centre de la photo, fente verte comprenant de l actinote et de la chlorite ; de part et d autre, la formation affectée par la foliation dans le faciès schistes bleus. Échelle pluricentimétrique. Proposez une exploitation pédagogique associant les deux documents. On donnera le niveau d enseignement, les objectifs et on indiquera le type d activité qui serait demandé. Samedi 7 novembre : Correction de la composition à partir d un dossier avec compléments. 4

5 Document 1 Document 2 5

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