Correction du DS1 de SVT (Géologie)

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1 BCPST 951, 952, / 2010 Exercice I Correction du DS1 de SVT (Géologie) 1

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3 Exercice II : le massif de Guérande 1 - L échantillon montre deux déformations : - une schistosité subhorizontale, - un microplissement, dont les plans axiaux (subverticaux) délimitent une autre schistosité de crénulation. Comme la schistosité subhorizontale est plissée, elle est antérieure au microplissement ; on la notera donc S1, alors que la schistosité de crénulation sera notée S2. Schéma des photographies (document 2bis) Vue d ensemble plans axiaux des microplis délimitant une schistosité S2 traces des plans axiaux des microplis plans de schistosité S1 traces des plans de schistosité Face A (horizontale) = parallèle au plan de la schistosité de S1 trace des plans axiaux des microplis = direction N100 sur la carte Z2 perpendiculaire à S2 Face B (verticale) = parallèle aux plans axiaux des microplis plan de schistosité S1 plans axiaux des microplis = plan de schistosité S2 Z1 perpendiculaire à S1 3

4 Les directions de raccourcissement des déformations S1 et S2 sont distinctes ; elles sont notées respectivement Z1, Z2 sur le dessin de la face B. En l absence d indice d élongation, il n est pas possible de placer les autres axes des ellipsoïdes des déformations. 2 Sur la lame mince, la trace des plans S1 est subhorizontale, et le microplissement est recoupé perpendiculairement aux plans axiaux. La lame est donc faite parallèlement à la face B. Le cristal de staurotide du document 3 recoupe la schistosité fine S1 et la contient sous forme d inclusions disposées parallèlement à S1. La disposition des inclusions dans le grenat est moins claire, mais l énoncé précise que grenat et staurotide ont cristallisé simultanément, après l évènement responsable de la schistosité S1. La schistosité " fossilisée " à l intérieur des cristaux est linéaire alors que la schistosité externe est affectée d'un microplissement. Cette nouvelle observation suggère que S1 n était pas encore microplissée quand la staurotide a cristallisé. Donc l événement responsable de la crénulation de la schistosité est postérieur à celui qui a permis la cristallisation de la staurotide (et du grenat). On peut donc proposer la chronologie suivante : schistosité S1 < grenat, staurotide < microplissement qui engendre S2 3 Le fait que la crénulation soit limitée à une auréole entourant le granite permet de faire l hypothèse que cette déformation est liée à la mise en place du granite. Celle-ci aurait donc eu sur l'encaissant un double effet : - un effet thermique (responsable sans doute de la formation des cristaux de grenat et de staurotide), - un effet mécanique légèrement postérieur et responsable de la crénulation. 4 - Chronologie des évènements ayant affecté la région. - Dépôt des sédiments détritiques, diagénèse et formation des pélites (roches sédimentaires). - Première phase de déformation responsable de la schistosité S1 et sans doute associée à un métamorphisme général qui transforme les pélites en micaschistes. - Mise en place du pluton granitique ; métamorphisme de contact et microplissement au voisinage du pluton. - Erosion qui permet met ces roches à l affleurement. Exercice III a) Sur le tableau B, on note à 410 km, une augmentation de densité de (3,72 3,54) / 3,54 = 5,1%. A 660 km, on note une augmentation de densité de (4,38 3,99) / 3,99 = 9,8 %. - La transformation de l olivine en spinelle modifié se traduit par une réduction du volume molaire de (43,67 40,54) / 43,67 = 7,2 %. Cette compaction du réseau cristallin semble cohérente avec le saut de densité de 5,1% noté à 410 km, surtout si l on considère que le manteau n est pas constitué uniquement d olivine. - La transformation du spinelle en perovskite silicatée + périclase se traduit par une réduction du volume molaire de [39,65 (24,50+11,25) / 39,65] = 9,8 %. Cette compaction du réseau cristallin semble parfaitement cohérente avec le saut de densité de 9,8 % noté à 660 km de profondeur. 4

5 b) En admettant que ces transformations se réalisent effectivement aux profondeurs indiquées, on peut déduire de la figure A les températures à 410 et 660 km, soit environ 1700 et 1800 K. Le gradient de température entre ces deux profondeurs est donc de 100 K pour 250 km, soit 0,4 K. km -1. c) D après le tableau B, la base du manteau inférieur se situe à 2891 km de profondeur. Entre le sommet et la base du manteau inférieur, la distance est donc de 2231 km. La température à la base du manteau inférieur peut donc être estimée à (2231.0,4) = 2692 K. Exercice IV : Composition chimique et minéralogique d'une roche 1 - Teneur en silice de la roche Notations utilisées : N X = nombre de moles d atomes de l élément X ou de molécules du composé X contenus dans 100 g de roche m X = masse de X contenu dans 100 g de roche M x = masse molaire de X La teneur en silice est la masse m SiO2 de SiO 2 contenue dans 100 g de roche soit 30 g du minéral A, 50 g du minéral B, 20 g du minéral C. m SiO2 = N SiO2. M SiO2 avec N SiO2 = N Si = m Si / M Si La masse de silicium dans 100 g de roche est la somme des masses apportées par chacun des minéraux A, B, et C. Chacune de ces masses est elle-même le résultat du produit du pourcentage massique de Si (donné par le tableau 1) par le pourcentage massique du minéral dans la roche (rappelé ci-dessus) Les résultats des calculs sont récapitulés dans le tableau ci-dessous. Composition chimique en silicium de la roche étudiée (masses en g pour 100 g de roche) Si masse due à A = % massique x ,01 masse due à B = %massique x ,55 masse due à C %massique x 0.2 3,50 TOTAL 33,06 D où N Si = 33,06 / 28 = 1,18 moles Il y a donc 1,18 moles de silice (SiO 2 ) dans 100 g de roche, soit une masse m SiO2 m SiO2 = N Si x M SiO2 m SiO2 = 1,18 x (28 + 2x16) = 1,18 x 60 = 70 g La roche contient donc 70 % de silice. 2 - Formule des minéraux A et B Le nombre de moles n XM d'un élément X dans un minéral M s'obtient en faisant le rapport de son pourcentage massique dans M (trois premières lignes du tableau 1) par sa masse molaire (dernière ligne du tableau 1). Pour obtenir la formule d'un minéral, on rapporte le nombre de chacun de ses éléments au nombre des atomes de Silicium pour A, Aluminium pour B (consignes de l'énoncé). Minéral A n SiA = 46,7 / 28 = 1,67 n OA = 53,3 / 16 = 3,33 D'où n OA / n SiA = 2 5

6 Le minéral A a donc pour formule SiO 2 (on pouvait se dispenser du calcul). C est probablement le quartz (tectosilicate, sans substitution de Si par Al). Minéral B n AlB = 10,0 / 27 = 0,37 n OB = 47,4 / 16 = 2,96 n OB / n AlB = 8 n SiB = 31,1 / 28 = 1,11 n SiB / n AlB = 3 n KB = 7,2 / 39 = 0,18 n KB / n AlB = 0,5 n NaB = 4,3 / 23 = 0,19 n NaB / n AlB = 0,5 Le minéral B a donc pour formule K 0,5 Na 0,5 Al Si 3 O 8. C est aussi un tectosilicate avec substitution d'un quart des atomes de silicium par de l'aluminium. C'est donc un feldspath sodi-potassique (intermédiaire entre l'orthose, feldspath potassique et l'albite, feldspath sodique). 3- Puisque cette roche est holocristalline, elle est plutonique. C'est donc un granite. Exercice V : Étude de la Dent d Arclusaz (massif des Bauges) 1) Bien faire apparaître la barre urgonienne qui est très nette (corniche du Barrémien). Ne pas représenter les éboulis (ni, d une façon générale, les formations quaternaires) ; utiliser des figurés conventionnels (permettant d indiquer la lithologie des couches) plutôt que des couleurs pour distinguer les strates. 2) La dent d Arclusaz fait partie d un synclinal perché. Il y a donc eu inversion du relief. Ce type de structure est très classique dans la zone externe des Alpes (zone dauphinoise ou helvétique), plus précisément dans la couverture sédimentaire marno-calcaire du Jurassique et du Crétacé. Il s agit ici du massif des Bauges, massif subalpin situé au nord-est de la Chartreuse. 6