REVISIONS TS GEOLOGIE 1B et 2A Questions à Choix Multiple: 1 seule réponse possible

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1 REVISIONS TS GEOLOGIE 1B et 2A Questions à Choix Multiple: 1 seule réponse possible 1. La croûte continentale est : a) plus dense que la croûte océanique ; b) formée de roches voisines du granite ; c) moins épaisse que la croûte océanique ; d) âgée d environ 200 Ma maximum. Diagramme pression /température montrant les domaines de stabilité de quelques minéraux de roches continentales: And:andalousite-Biot:biotite- Std:staurotide - Cord:cordiérite- Sill:sillimanite - Ky:kyanite(=disthène) Musc:muscovite -Q:quartz-Gt:grenat Le solidus représente la limite de la fusion partielle. 1 GPa(gigapascal)=10 Kbars. 2. L épaississement crustal résulte : a) du jeu de failles normales ; b) de contraintes en distension ; c) de la remontée du Moho ; d) en partie du plissement de strates de roches sédimentaires. 3. Les roches métamorphiques sont : a) formées à partir d un magma ; b) le résultat de transformations chimiques affectant d'autres atomes que H et O; c) constituées des mêmes minéraux que les roches dont elles sont issues ; d) les témoins de conditions anciennes de la température et de la pression. 4. La lithosphère est : a) en équilibre isostatique sur le manteau ; b) en équilibre isostatique sur la croûte ; c) épaisse de 10 km en moyenne ; d) épaisse de 30 km en moyenne. 5. Les gneiss sont : a) des roches de la croûte océanique exclusivement ; b) des roches métamorphiques ; c) des roches magmatiques ; d) des roches sédimentaires. 6. L anatexie, produisant des migmatites: a) entraîne la formation d un magma granitique ; b) provient d une diminution des conditions de pression et de température dans la croûte continentale ; c) correspond à la fusion partielle de la péridotite; d) est à l origine des roches métamorphiques. 7. La biotite est a) une roche continentale b) se forme à 15 km de profondeur pour une température de 400 C c) disparaît à 30 km à 650 C 8. A 20 km de profondeur et 670 C, a) une roche continentale est complètement fondue b) une roche continentale peut contenir de la muscovite, du quartz, de la sillimanite et du grenat c) une roche continentale peut contenir de la biotite, de la staurotide et du disthène. 9. La subduction de la lithosphère océanique : a) est la conséquence de l activité des dorsales ; b) est liée à l augmentation de la densité de l asthénosphère au-delà d un seuil d équilibre; c) est liée à l augmentation de la densité de la lithosphère au-delà d un seuil d équilibre ; d) intervient avant l expansion océanique. 10. Les ophiolites : a) sont constituées uniquement de roches sédimentaires ; b) sont constituées essentiellement de granitoïdes ; c) sont des vestiges d un domaine océanique disparu ; d) correspondent à des marges continentales transformées.

2 11. La collision continentale : a) provoque la formation de failles normales ; b) provoque une remontée du Moho ; c) résulte de l affrontement de deux lithosphères océaniques ; d) résulte de d affrontement de deux lithosphères continentales. 12. Le volcanisme des zones de subduction : a) produit des roches basaltiques ; b) produit des roches à structure microlithique ; c) est de type effusif ; d) provient d un magma pauvre en silice. Domaines de stabilité des associations de minéraux dans les gabbros et métagabbros : 16. Une roche de structure grenue : a) est riche en silice ; b) est entièrement minéralisée ; c) peut contenir du verre ; d) contient seulement des microlithes. 17. Les granitoïdes : a) appartiennent à la famille des roches sédimentaires ; b) sont des roches volcaniques ; c) sont pauvres en silice ; d) sont principalement composés de quartz, de feldspaths et de micas. 18. Les massifs anciens sont caractérisés par : a) un Moho profond ; b) des roches sédimentaires uniquement plissées ; c) une grande diversité de roches de toute nature ; d) des reliefs élevés de nature granitique. 19. La vitesse d érosion d une chaîne de montagnes est de l ordre: a) du kilomètre par millénaire ; b) du mètre par an ; c) du décimètre par an ; d) du millimètre par an. 13. Dans le Un métagabbro contenant des grenats s est formé : a) au niveau d une dorsale ; b) au niveau d une zone de subduction ; c) au niveau d une marge continentale ; d) à 400 km de profondeur et à 50 C. 14. s zones de subduction, le magma se forme : a) par fusion des roches hydratées de la croûte océanique subduite; b) grâce à l hydratation de la péridotite de la lithosphère subduite ; c) par hydratation de la péridotite du manteau chevauchant ; d) par fusion totale d une péridotite hydratée. 15. Les roches plutoniques des zones de subduction : a) correspondent à des roches de type granitoïdes ; b) correspondent à une grande diversité de roches microlithiques; c) contribuent à la création de croûte océanique ; d) sont visibles au niveau des fosses océaniques. 20. L effondrement d une chaîne de montagnes : a) se manifeste par une extension de la chaîne ; b) est caractérisée par la présence de failles inverses ; c) provoque la formation de plis ; d) fait disparaître la croûte dans le manteau. 21. L altération et l érosion des roches : a) sont les seuls mécanismes permettant l aplanissement d une chaîne de montagnes ; b) ne débutent que lorsque l altitude de la montagne est maximale ; c) débutent dès l apparition des premiers reliefs ; d) sont le résultat de la seule action de l eau. 22. Erosion et réajustements isostatiques : a) sont deux mécanismes indépendants l un de l autre ; b) sont interdépendants; c) participent à l élévation des reliefs ; d) participent à l enfouissement des roches de surface.

3 Accumulation des sédiments himalayens dans les bassins sédimentaires depuis 70 Ma : 25. Le gradient géothermique dans la croûte est : a) identique au flux géothermique ; b) en moyenne de 300 C.km -1 ; c) en moyenne de 30 C.km -1 ; d) en moyenne de 3 C.km La géothermie haute température : a) est utilisée principalement pour chauffer les bâtiments ; b) est utilisée pour produire de l électricité ; c) nécessite obligatoirement une fracturation des roches situées en profondeur ; d) est exploitée uniquement dans les zones tectoniques correspondant à des frontières de subduction ou de collision. 23. Le document ci-dessus montre que a) la collision inde/asie a débuté il y a 70 Ma b) le volume des sédiments émis chaque année, issu de l érosion du Tibet, est constant depuis 50 Ma ; c) l érosion de la chaîne a tendance à s atténuer actuellement ; d) l érosion de la chaîne est deux fois plus importante depuis 2 Ma qu il y a 10 Ma. 27. Les transferts d énergie interne : a) s accompagnent toujours d une perte importante d énergie ; b) correspondent toujours à un déplacement de matière ; c) sont unidirectionnels, du noyau vers la croûte ; d) obéissent à deux mécanismes distincts, la convection et la conduction. Couplage entre tectonique et érosion de la chaîne himalayenne : 24. Le document ci-dessus montre que : a) la largeur de l Himalaya entre l Inde et l Asie est de 200 km ; b) la longueur de l Himalaya entre l Inde et l Asie est de 200 km ; c) la chaîne s élève en moyenne de 3 mm par an ; d) la hauteur de la chaîne reste constante partout.

4 SYNTHÈSE : La disparition des reliefs Dans les massifs anciens on observe à l'affleurement, en plus de l'effacement du relief, une plus forte proportion que dans les montagnes récentes de matériaux formés en profondeur et transformés. Expliquer par quels mécanismes s'effectue l'aplanissement d'une chaîne de montagnes. Cocher la réponse exacte pour chaque série de propositions 1- La croûte continentale : a une densité plus élevée que la croûte océanique est majoritairement constituée de basaltes a une épaisseur moyenne voisine de 10 km a une densité plus faible que la croûte océanique 2- Les granitoïdes sont des roches : métamorphiques constituées de feldspaths, de micas et de quartz sédimentaires magmatiques ayant subi un refroidissement rapide 3- Le Moho : sépare la lithosphère de l'asthénosphère est identifiable par l'enregistrement des ondes sismiques a une profondeur constante sous les continents est une limite physico-chimique entre deux couches de la croûte terrestre SYNTHESE Le Zagros Le Zagros est une chaîne de montagnes, principalement localisée en Iran, et culminant à 4548 mètres. D après Indiquer quels indices géologiques il conviendrait de rechercher dans cette région et montrer comment ils permettraient de valider l hypothèse selon laquelle le Zagros résulterait de l affrontement de deux continents après disparition d un domaine océanique. L exposé doit être structuré, avec introduction, développement et conclusion. Deux schémas, au moins, illustrant ces indices sont attendus.

5 Exercice de type 1 : Mobilisation des connaissances Document de référence : organisation et composition de la lithosphère océanique Dans sa théorie, Alfred Wegener estimait que la différence d altitude moyenne des continents (+ 100m) et des océans (- 4500m) pouvait s expliquer par l existence de deux croûtes de nature différente. Comparer les lithosphères océaniques et continentales. Votre synthèse s accompagnera d un schéma établi sur le modèle du document de référence, complété par la partie lithosphère continentale. (Le schéma est à réaliser sur votre copie et non sur l énoncé du sujet).

6 Exercice 2B Pratique d'une démarche scientifique ancrée dans des connaissances À l'archéen, période comprise entre -4 et -2,5 milliards d'années, la Terre beaucoup plus chaude, était le siège d'une activité magmatique intense, qui a donné naissance à la majeure partie de la croûte continentale actuelle. Notre planète s'est ensuite progressivement refroidie, ce qui a entrainé des changements dans la source et dans les mécanismes de production de la croûte continentale. Comparez les deux modèles de formation de la croûte continentale primitive et actuelle, au niveau d'une zone de subduction, puis discutez de la validité de chacun d'entre eux. Document 1 : Modèles de genèse de la croûte continentale archéenne (Document 1 a) et actuelle (Document 1 b) D'après Hervé Martin et Jean-François Moyen, Geology, 2002

7 Document 2 : Conditions de fusion de la croûte océanique anhydre et hydratée et gradients géothermiques dans une zone de subduction actuelle et archéenne D'après Hervé Martin et Jean-François Moyen, Geology, 2002 Document 3 : Conditions de fusion d'une péridotite anhydre et hydratée et gradients géothermiques dans une zone de subduction actuelle D'après Hervé Martin et Jean-François Moyen, Geology, 2002

8 Connaissances Doc. 3 Documents Doc. 2 Doc. 1 Compréhen -sion Qualité de la démarche On cherche à comprendre comment se sont formées les croûtes continentales au niveau d'une zone de subduction à l'archéen et aujourd'hui. Nous comparerons pour commencer les deux modèles de formation de la croûte continentale primitive et actuelle au niveau d'une zone de subduction, puis nous discuterons de la validité de chacun de ces deux modèles. ELEMENTS ATTENDUS CRITERES DE REUSSITE - Compréhension du problème posé - Enoncé du problème posé - Extraction d informations pertinentes des documents - Apport d informations pertinentes à partir des connaissances - Mise en relation des informations issues des documents et des connaissances - Mise en œuvre d un raisonnement rigoureux, esprit critique - Un bilan clair est proposé Eléments scientifiques : les éléments scientifiques sont jugés suffisants si la compréhension globale est présente et si au moins huit éléments précis sont tirés des documents et au moins deux éléments sont apportés par les connaissances. océanique subduite (gradients géothermiques élevés le long du plan de subduction). Actuellement, la croûte continentale au niveau d'une zone de subduction se forme par fusion des péridotites hydratées du manteau. Changement dans la source et le mécanisme de production de la croûte continentale au cours du temps. - Dans les deux cas, la genèse de la croûte continentale se fait par genèse de magma au niveau des zones de subduction Roches à l origine du magma et profondeurs de fusion différentes : - A l Archéen, fusion (entre 40 et 60 km de profondeur) de la croûte océanique hydratée qui entre en subduction, pas de fusion du manteau - Actuellement, fusion partielle (entre 80 et 110 km de profondeur) du manteau hydraté situé au dessus de la plaque plongeante ; pas de fusion de la croûte océanique - A l Archéen, le solidus de la croûte hydratée recoupe la courbe de déshydratation de la croûte océanique entre 20 et 80 km de profondeur et la fusion partielle de la croûte océanique est donc globalement possible à ces profondeurs pour une température d environ 700 C. - Le gradient géothermique archéen recoupe le solidus de la croute océanique hydratée vers 45 km de profondeur : il y a fusion partielle de la croute océanique hydratée à cette profondeur - Le gradient géothermique archéen recoupe ensuite la courbe de déshydratation de la croûte océanique vers 55 km de profondeur : la croûte océanique est déshydratée, sa fusion n est plus possible. - La croûte océanique archéenne peut fondre entre 45 et 55 km de profondeur : conforme au modèle 1A. - Le gradient géothermique actuel recoupe la courbe de déshydratation de la croûte océanique à environ 90 km de profondeur loin du solidus de la croute océanique hydratée qu il recoupe à environ 125 km de profondeur. Il ne recoupe pas le solidus de la croute océanique anhydre. - La croûte océanique actuelle ne peut pas fondre, ce qui est conforme au modèle 1B proposé. - Le solidus de la péridotite anhydre ne recoupe jamais le gradient géothermique actuel : une péridotite mantellique anhydre ne peut pas fondre. - Le solidus de la péridotite hydratée recoupe le géotherme actuel d environ 90 km à 180 km de profondeur : la péridotite hydratée peut donc subir une fusion partielle à ces profondeurs : conforme au modèle 1B. Au cours de la subduction, la lithosphère océanique plonge sous la lithosphère continentale, la pression augmente : passage du faciès schistes verts au faciès schiste bleu puis au faciès éclogite par déshydratation. Ce métamorphisme de subduction HP/BT entraine une intense déshydratation de la roche de base. Cette déshydratation des matériaux de la croûte océanique subduite libère de l eau qui provoque la fusion partielle des péridotites du manteau sus-jacent d où la formation du magma à l origine des roches magmatiques des zones de subduction. Si une fraction des magmas arrive en surface (volcanisme), la plus grande partie cristallise en profondeur (plutonisme) et forme des roches de type granitoïde. Un magma, d origine mantellique, aboutit ainsi à la création de nouveau matériel continental. globale La croûte continentale au niveau d'une zone de subduction s est formée à l'archéen par fusion de la croûte

9 CORRIGE Le Zagros I. Les preuves d un ancien océan Traces de l ouverture de cet océan sous la forme de marges passives avec des blocs basculés (contenant des sédiments en éventail qui se sont déposés pendant l ouverture en DIVERGENCE) Traces d une croute océanique : basalte et gabbro (ophiolites) Traces de sédiments océaniques (radiolarites) II. Les preuves de la disparition de cet océan : traces d une subduction passée Dans une roche les associations de minéraux sont caractéristiques d'un domaine de pression et de température. Lorsque les conditions de Pression et de température changent notamment lors de la subduction, les associations de minéraux se modifient, c'est le métamorphisme. Les roches de la croûte océanique "emportée" dans la zone de subduction vont subir un métamorphisme particulier. Lors de la collision les roches de la croûte océanique qui ont commencé à subduire vont se retrouver "coincées" Traces d une ancienne subduction avec des roches métamorphisées Métamorphisme de subduction HP-BT, roches contenant des minéraux déshydratés, schistes verts, schistes bleus, éclogite marqueur de l enfoncement d une lithosphère océanique. III. Les preuves d une collision Des déformations tectoniques témoins d'un raccourcissement global de la croûte continentale : plis, failles inverse, chevauchements, nappes de charriages CONVERGENCE Métamorphisme des roches de la croûte continentale résultant de l'enfouissement des roches : présence de migmatites et granites d anatexie, métamorphisme MP-MT Épaississement de la croûte continentale associé à la formation de reliefs : présence d une racine crustale importante. Schéma bilan d'une zone de collision Légendes : en 1 (les arguments de la 1 partie) en 2 (les arguments de la 2 partie) en 3 (les arguments de la 3 partie).

10 SYNTHESE Continentale. Comparaison Lithosphère Océanique/Lithosphère SYNTHESE Continentale. Comparaison Lithosphère Océanique/Lithosphère Idée essentielle : Les lithosphères océaniques et continentales sont toutes deux composées d une croute et du manteau lithosphérique. Les différences de composition des deux types de croute, donc les différences de densité, et le fait que les deux types de lithosphères reposent en équilibre isostatique sur l asthénosphère permettent de comprendre les différences d altitudes constatées par Alfred Wegener. Détails possibles : - lithosphère = croûte terrestre (océanique + continentale) + manteau lithosphérique, séparés par le Moho - lithosphère océanique épaisse de 60 à 70 km < lithosphère continentale épaisse de 130 à 200 km - le manteau lithosphérique est constitué de péridotite - croûte océanique : 6 à 7 km d épaisseur, constituée de basalte et gabbro - croûte continentale : 30 km d épaisseur en plaine, 80 à100 km sous les chaines de montagnes (racine crustale) - croûte continentale de composition globalement granitique - roches continentales : roches magmatiques, roches sédimentaires, roches métamorphiques - Densité : 2,9 pour la croûte océanique ; 2,7 pour la croûte continentale ; 3,3 pour le manteau - Croute moins dense que l asthénosphère (vitesse des ondes sismiques avec densité) - lithosphère équilibre isostatique sur l asthénosphère au niveau surface de compensation l excès de masse d une chaine de montagne continentale est compensé en profondeur par un déficit de masse (= racine crustale) - Age : - de 200 Ma pour roches océaniques (recyclées par subduction); + de 4 Ga pour roches continentales Idée essentielle : Les lithosphères océaniques et continentales sont toutes deux composées d une croute et du manteau lithosphérique. Les différences de composition des deux types de croute, donc les différences de densité, et le fait que les deux types de lithosphères reposent en équilibre isostatique sur l asthénosphère permettent de comprendre les différences d altitudes constatées par Alfred Wegener. Détails possibles : - lithosphère = croûte terrestre (océanique + continentale) + manteau lithosphérique, séparés par le Moho - lithosphère océanique épaisse de 60 à 70 km < lithosphère continentale épaisse de 130 à 200 km - le manteau lithosphérique est constitué de péridotite - croûte océanique : 6 à 7 km d épaisseur, constituée de basalte et gabbro - croûte continentale : 30 km d épaisseur en plaine, 80 à100 km sous les chaines de montagnes (racine crustale) - croûte continentale de composition globalement granitique - roches continentales : roches magmatiques, roches sédimentaires, roches métamorphiques - Densité : 2,9 pour la croûte océanique ; 2,7 pour la croûte continentale ; 3,3 pour le manteau - Croute moins dense que l asthénosphère (vitesse des ondes sismiques avec densité) - lithosphère équilibre isostatique sur l asthénosphère au niveau surface de compensation l excès de masse d une chaine de montagne continentale est compensé en profondeur par un déficit de masse (= racine crustale) - Age : - de 200 Ma pour roches océaniques (recyclées par subduction); + de 4 Ga pour roches continentales