Terminales S2 Correction du Devoir Surveillé de SVT n 1 02/10/2012 Le domaine continental et sa dynamique (durée 1h50)

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1 Terminales S2 Correction du Devoir Surveillé de SVT n 1 02/10/2012 Le domaine continental et sa dynamique (durée 1h50) N. Pidancier Exercice 1 : Introduction Le relief au niveau de la Terre se répartit selon un mode bimodal : les continents ont une altitude moyenne de +870 m et les océans ont une altitude de m. On peut se demander qu'elle est l'origine de la différence d'altitude moyenne entre continents/océans. Après avoir comparer croûte continentale et croûte océanique et préciser la particularité de la croûte continentale au niveau des chaînes de montagnes, on expliquera les différences d'altitude continent/océans dans le cadre de l'isostasie. Les différences entre croûte océanique et croûte continentale La croûte terrestre est la partie superficielle de la lithosphère, celle-ci incluant la croûte terrestre et une partie du manteau supérieur La limite inférieure de la lithosphère est une limite thermique (1300 C). La limite inférieure de la croûte terrestre est appelée moho. Des études sismiques ont révélé que la croûte continentale a une épaisseur moyenne de 30 km alors que la croûte océanique a une épaisseur moindre (7 km). On remarque que la croûte continentale s'épaissit sous les chaînes de montagnes jusqu'à 70 km de profondeur. L'épaississement en profondeur correspond à une racine crustale. Rque : cet épaississement correspond à un empilement de croûte continentale sous l'effet de la convergence. Les deux croûtes présentent des différences pétrographiques (nature des roches) La croûte océanique est formé de gabbros (roche magmatique plutonique) surmontés par des basaltes en coussins (roches magmatiques volcaniques formés sous l'eau). Gabbros et basaltes se forment au niveau des dorsales Une épaisseur plus ou moins importante de roches sédimentaires peut recouvrir les basaltes : cette épaisseur de sédiments augmente au fur et à mesure que la CO vieillit et s'éloigne de la dorsale. Quand la lithosphère océanique rentre en subduction, les roches de croûte océanique subissent des transformations à l'état solide et deviennent des roches métamorphiques. Gabbros et basaltes deviennent respectivement des métagabbros et métabasaltes de densité supérieures aux roches originelles. La croûte continentale présente une plus grande diversité de roches mais la CC a une composition moyenne s'apparentant au granite (roches magmatiques plutoniques). Néanmoins, elle comporte également des roches magmatiques volcaniques, des roches métamorphiques (gneiss) et des roches sédimentaires. Au niveau des chaînes de montagnes, la croûte est épaissie, des roches parfois formées en surface subissent donc un enfouissement et deviennent des roches métamorphiques. Dans certaines conditions de pression et température, il peut y avoir fusion partielle des roches de la CC, c'est le phénomène d'anatexie à l'origine de nouvelles roches magmatiques. Les deux croûtes étant composées de roches différentes ont des densités différentes. La CO est moins dense (2,7) que la CC (2,9). La CO a, au plus millions d'années alors que les roches les plus anciennes de la CC dépassent 4 Ga. Ces différences d'âge maximal des roches des deux croûtes suggèrent que la formation de la CC est un processus différent de celui de la CO. L'explication des différences d'altitude Pour expliquer les différences de reliefs entre océans/continents pour le géologue, il faut tenir compte des matériaux sur lesquels repose la croûte terrestre. Sous la croûte,qu'elle soit de nature océanique ou continentale, se trouve du manteau lithosphérique. La limite inférieure de celui-ci correspond à l'isotherme 1300 C. L'ensemble croûte+manteau lithosphérique correspond à la lithosphère. L'épaisseur moyenne des lithosphères est de 100 km mais elle est plus importante sous les vieux continents et moins épaisse au niveau des dorsales. Lithosphère océanique et lithosphère continentale reposent/flottent sur l'asthénosphère. En cas d'absence de mouvements verticaux, La lithosphère est en équilibre isostatique sur l'asthénosphère. L'isostasie est une application du principe d'archimède. D'après ce principe, deux colonnes de lithosphère en équilibre exercent la même force sur une surface de compensation en profondeur. Selon la densité des matériaux composant la lithosphère, la hauteur des colonnes varie pour des colonnes en équilibre.deux modèles théoriques (Pratt et Airy) permettent d'expliquer respectivement les reliefs positifs dans les chaînes de montagnes et les différences d'altitude entre LO et LC. (refaire schéma du cours éventuellment) En effet la CO est plus dense que la CC, pour des épaisseurs de croûte similaire, le haut de la CO sera plus

2 bas que celui de la CC. Cela explique l'altitude moyenne des continents par rapport aux océans. D'après Airy, les montagnes et leurs racine crustales s'expliquent par l'épaisseur plus importante de CC et par la présence de matériaux plus denses du manteau lithosphérique sous les reliefs les plus faibles. Différences d'altitude et différences de densités conjuguent leurs effets pour expliquer les différences d'altitude des CC/CO. Les zones plus profondes des océans (fosse) et l'augmentation de la profondeur du plancher océanique quand on s'éloigne de la dorsale s'expliquent également dans le cadre de l'isostasie. En effet, l'épaisseur et la densité de la LO augmente (par ajout d'une semelle de manteau lithosphérique) au fur et à mesure de son vieillissement, la LO s'enfonce donc plus dans l'asthénosphère. CONCLUSION : La flottaison des lithosphères océaniques et continentales sur l'asthénosphère dépend de l'épaisseur et de la densité de la portion et de la nature de croûte qu'elle comporte. La CO a une densité plus importante et une épaisseur plus faible que la CC. Cela explique l'altitude plus faible du plancher océanique par rapport à l'altitude des portions continentales. On peut se demander comment se forme la CC pour expliquer les différences d'âge et de diversité de roches la composant par rapport à la CO. COMPARAISON CROÛTE OCÉANIQUE ET CONTINENTALE (/2,5) rque : ce qui fait varier l'épaisseur de la CO sur le schéma est l'épaisseur des sédiments (non distingué des basaltes et gabbros, l'épaisseur totale de ceux-ci est de 7 km, constante de la dorsale jusqu'à la marge passive). Il est possible de représenter les sédiments d'une autre couleur que la couche de basalte et gabbro. L'épaisseur sous la montagne devrait être plus importante si on respecte l'échelle Exercice 2 : Analyse de documents Pb : montrer que les documents permettent de valider deux étapes de l'histoire des Alpes Franco-italiennes, la formation d'un océan suivie de sa fermeture par collision des marges continentales. (il n'y a pas de traces de subduction dans les documents). Le doc 1, coupe dans les Alpes à l'est de Grenoble (/3) Constats : - présence de 3 blocs de socle (donc granite et roches métamorphiques appartenant à la CC) séparés par des failles inclinées vers l'est. Le bloc à l'est des failles, situé au dessus du plan de faille est descendu par rapport à celui à l'ouest du plan de faille qui est monté, ce sont des failles normales - présence de roches sédimentaires avec des strates inclinées mais paralèles au haut du socle Racine crustale

3 - présence de fossiles marins dans certaines roches sédimentaires (ammonites, crinoïdes, bélemnites, calpionelles) Or - les failles normales se forment dans un contexte d'extension=divergence - la disposition des blocs de socles et des failles correspond à la structure d'une CC fracturée en blocs basculés résultant d'un contexte d'extension d'un domaine continental avec formation d'un rift qui deviendra marge continentale après la mise en place de CO. - Les fossiles marins trouvées dans les roches sédimentaires indiquent la présence d'un ancien océan Donc cette région montre une ancienne marge continentale avec 3 blocs basculés formés lors de l'ouverture d'un océan et les fossiles confirment la présence d'un océan. Le schéma du Doc2 correspond à un agrandissement de la coupe précédente (/2) Constats : -présence d'une faille où les terrains au dessus du plan de faille sont remontées par rapport à ceux du dessous qui sont descendus, ainsi des terrains plus vieux chevauchent des terrains plus jeunes. Ces terrains étant plissés, on peut parler de pli-faille éventuellement. Or - la dispositon des terrains décrite ci-dessus correspond à une faille inverse formée dans un contexte de convergence et entraînant un raccourcissement des terrains - la collision correspond à des mouvement de convergence Donc les terrains de cette région ont subi dans un deuxième temps un phénomène de convergence lié à la collision de lithosphère continentale. Bilan (/1) : La région est une ancienne marge continentale formée lors de l'ouverture d'un océan ; cet océan a recouvert la région d'où les fossiles marins, puis celui-ci a disparu lors de la collision des marges continentales. Le modèle proposé de l'histoire des Alpes franco-italiennes est donc bien cohérent avec les indices de terrain.

4 Pour aller plus loin et pour votre culture scientifique : A propos des fossiles marins cités dans le document 1 Fossile d'ammonite Fossiles de crinoïdes Rostre de belemnite reconstitution d'une ammonite Elles sont apparues il y a 380 Ma et ont disparu avec les dinosaures il y a 65 Ma. Elles appartenaient aux céphalopodes (pieds autour de la tête). Reconstitution, contrairement aux apparences ce ne sont pas des végétaux mais des animaux. Ce sont des Echinodermes, apparentés aux oursins et étoiles de mer. Ils vivaient fixés. Reconstitution d'un belemnite, apparentés aux seiches actuelles. Seuls le rostre est en général fossilisé. Ce sont des céphalopodes disparus il y a 65 Ma. Le nautile, un autre céphalopode, apparu il y a 400 Ma et encore en vie, présente certaines ressemblances avec les ammonites. Il a la particularité de se déplacer en reculant. On peut en voir dans certains aquariums. Un vidéo montrant des nautiles, animaux du fond des âges

5 Exercice 3 : QCM variable suivant les feuilles Choisir la (ou les) réponse(s) exacte(s), sans justifier 1- Sur un diagramme P/T, la courbe appellée ''solidus'' : a- sépare un domaine où une roche est solide d'un domaine où elle est totalement fondue b- sépare un domaine où une roche est solide d'un domaine où elle est partiellement fondue c- sépare un domaine où une roche est partiellement fondue d'un domaine où elle est totalement fondue d- sépare le domaine des roches métamorphiques du domaine des roches magmatiques. 2- Dans un contexte de convergence, les structures suivantes peuvent se former : a- des plis, des failles et fossés d'effondrement. b- des plis, des failles normales et des nappes de charriage c- des plis-failles, des failles inverses et des chevauchements. d- des rifts, des failles inverses et des plis. Exercice 3 : Découper et coller sur votre feuille Choisir la (ou les) réponse(s) exacte(s), sans justifier 1- Les roches métamorphiques : a- sont issues de la fusion partielle de péridotite. b- sont issues de roches transformées à l'état solide. c- sont issues de la fusion partielle d'un granite. d- sont issues de l'érosion de roches sédimentaires. 2- Sur un diagramme P/T, la courbe appellée ''solidus'' : a- sépare un domaine où une roche est solide d'un domaine où elle est totalement fondue b- sépare un domaine où une roche est solide d'un domaine où elle est partiellement fondue c- sépare un domaine où une roche est partiellement fondue d'un domaine où elle est totalement fondue d- sépare le domaine des roches métamorphiques du domaine des roches magmatiques.