Chap I/ Les caractéristiques du domaine continental Le domaine continental se distingue du domaine océanique par sa croûte qui affleure dans les régions émergées. Elle montre par endroits des reliefs aux altitudes importantes, dans les chaines de montagne (Himalaya, Alpes ) Comment expliquer la dualité océan- continent? Quelles sont les caractéristiques propres au domaine continental? I/ Les propriétés de la croûte continentale TP1 : les caractéristiques de la croute continentale A/ Roches et densité La croûte continentale est formée de roches variées : roches magmatiques (granite) et métamorphiques (gneiss) recouvertes de roches sédimentaires (calcaire, grès ) Le granite représente l élément principal de cette croûte. C est une roche magmatique plutonique entièrement cristallisée composée de quartz, feldspath et de mica. Sa densité autour de 2.7 est inférieure à celle de la croute océanique 2,9. Cette différence de densité pose le pb de l équilibre entre ces croûtes et le manteau sous-jacent. B/ Epaisseur et reliefs continentaux: Comment estimer l épaisseur de la croute continentale? Doc p 146 Déterminer l épaisseur de la cc à Gardanne. Les données sismiques permettent de connaitre la profondeur du Moho (limite croute/ manteau), donc d estimer l épaisseur de la croûte continentale : elle est de 30 km en moyenne contre 7 km pour la croûte océanique. (Cela correspond à une altitude moyenne d environ + 870 m / 300 m est l altitude continentale la + fréquente) Elle peut atteindre 70 km d épaisseur sous les plus hautes chaines de montagne. Au relief positif qu est la chaine de montagne, répond, en profondeur, une importante racine crustale. Existe-t-il d autres différences avec la croute océanique?
II/ L âge de la croûte continentale: Comment les géologues déterminent-ils l âge des roches? Doc p152-153 Questions du livre Comparer l âge des roches océaniques et continentales L âge de la croûte océanique n excède pas 200 Ma alors que la croûte continentale date par endroits de plus de 4 Milliards d années. Cet âge est déterminé par radiochronologie. A ) Principe de la radiochronologie Lire documents 1 et 2 p. 152 - Résumer le principe d un géochronomètre. La radiochronologie des roches est fondée sur la décroissance radioactive de certains éléments chimiques radioactifs présents naturellement dans les minéraux qui les constituent. Un élément radioactif (père) se désintègre progressivement en un élément stable (fils) P = Elément père isotope radioactif Désintégration radioactive F = élément fils non radioactif (stable ou radiogénique) Cette désintégration constitue une horloge car elle suit une loi mathématique de décroissance exponentielle en fonction du temps. Quel que soit la quantité Q de l élément père au départ, il faut toujours le même temps pour que cette Q soit réduite de moitié par désintégration radioactive. Cette durée, qui est constante est caractéristique d un élément donné. On l appelle la demi-vie ou période notée T. Ex : T de 14C est de 5730 ans / T 87Rb est de 4,88.10 10 ans
B) Utilisation du couple RB/ Sr pour la datation de la croute continentale. Donner Document photocopié sur Rb/Sr Au cours de leur formation, les minéraux des roches magmatiques et métamorphiques intègrent quelques atomes de 87 Rb (Rubidium 87) de 86 Sr et de 87 Sr. 87 Rb radioactif Désintégration radioactive 87 Sr stable Pour dater une roche on mesure les rapports 87Sr/86Sr et 87Rb/86Sr dans plusieurs minéraux d une même roche. Si ces minéraux ont le même âge, leur points dont alignés sur une droite isochrone qui représente 87Sr/86Sr en fonction de 87Rb/86Sr et sa pente est d autant plus forte que le temps passé depuis la formation de la roche est grand. Donc la pente est proportionnelle à l âge de la roche. Connaitre le coefficient directeur a de la droite isochrone permet de calculer l âge de la roche étudiée. Age = ln (pente +1)/lambda Lambda = constante de désintégration propre à un élément donné Droites isochones qui représentent87sr/86sr en fonction de 87Rb/86Sr à différents âges d une roche Doc 3 p 153 - Déterminer l âge du granite de St- Sylvestre. Correction vidéoprojecteur
Comment expliquer l épaississement crustal dans les chaînes de montagne? III/ La lithosphère en équilibre sur l asthénosphère Activité Ecosse Scandinavie TP2 La lithosphère peut être affectée de mouvements verticaux consécutifs à la mise en place ou à la disparition d une surcharge (calotte glaciaire, reliefs) Ainsi en Scandinavie on observe actuellement un soulèvement de la lithosphère qui fait suite à la fonte d une calotte glaciaire entre - 15 000 et 7 000 ans. Ces mouvements expriment la rupture d un équilibre entre la lithosphère et l asthénosphère : la lithosphère rigide repose en équilibre sur l asthénosphère, plus déformable et plus dense. Le modèle qui décrit cet équilibre, dit équilibre isostatique, est l isostasie. Ex 9 p 161 sur racine crustale et équilibre
IV/ Des indices tectoniques et pétrographiques témoignant d un épaississement crustal dans les chaines de montagne Comment expliquer l'épaississement de la CC, à l'origine de la formation des reliefs? Quels sont les indices minéralogiques témoignant d un épaississement crustal? A/ Des indices tectoniques de l épaississement crustal Voir TP3 contexte tectonique de l épaississement crustal p 148-149 +polycopié faille inverse /plis/chevauchement Les marqueurs visibles à l affleurement Une chaîne de collision (Alpes, Himalaya) est caractérisée par des marqueurs tectoniques, témoins d un raccourcissement des terrains initiaux et d une augmentation d épaisseur (relief) On voit des : - Plis et pli-failles - failles inverses - chevauchements= déplacement, superposition de roches provenant de régions plus ou moins éloignées. Avec inversion de la série stratigraphique. (roches + vieilles au dessus de roches + jeunes) - nappes de charriage lorsque le déplacement est de l'ordre de plusieurs dizaines de Km. Les structures profondes Les profils sismiques montrent quele Moho atteint 50 km sous les Alpes et que les chevauchements visibles en surface se retrouvent aussi en profondeur formant la racine crustale. De gigantesques nappes sont ainsi "empilées" les unes sur les autres entrainant l épaississement de la croute ; elles témoignent également d un raccourcissement de celle-ci.
B/ Des indices pétrographiques de l épaississement crustal Au niveau d une chaine de montagne, les roches de la croûte subissent un enfouissement à plusieurs km de profondeur (enfouissement liée à l épaississement de la croute) : ces nouvelles conditions de P et T entrainent des transformations pétrographiques. Des transformations à l état solide : (= métamorphisme) Doc p 150 Sur le terrain on peut observer le passage progressif de roches sédimentaires de surface (argiles) à des roches de plus en plus transformées (schiste/ micaschiste / gneiss) suite à leur enfouissement de plus en plus profondément. (P T ) - apparition de foliation ou de schistosité qui s accompagnent d un changement de composition sans modification de la composition chimique globale. Tant que ces transformations (cristallisation de nouveaux minéraux, schistosité) se font à l état solide on parle de métamorphisme à l origine des roches métamorphiques. Des traces de fusion partielle (= anatexie) Doc p151 Si la température et la pression s élèvent encore, une partie de la roche métamorphique peut fondre et donner naissance à un magma. Ce phénomène de fusion partielle constitue ce que l on appelle l anatexie. C est ainsi que sont formées les migmatites, mélange de gneiss et de granite. Le granite d anatexie provient de la cristallisation d un magma, lui-même produit par la fusion des minéraux dont la température de fusion est la plus faible. Diagramme P-T : Domaines de transformation des minéraux en fonction de la pression et de la température Bilan : Les études tectoniques et minéralogiques permettent de reconstituer le scénario de l histoire de la chaîne de montagne. Raccourcissement et empilement des terrains expliquent :
- l épaississement crustal à l origine des reliefs positifs et de la racine crustale - la présence des roches métamorphiques dont certains minéraux sont des marqueurs des conditions de P ret de T (silimanite, andalousite, disthène)