Passé mouvementé de la Terre : marges, ophiolites, chaînes

Complète avec le mot exact.

1. Un vieux noyau de continent, de plus de 2,5 milliards d’années, est un .
   Un craton (ou bouclier), comme celui qui porte le gneiss d’Acasta au Canada.
2. Une longue bande de roches déformées et métamorphisées d’un même âge, reliquat d’une ancienne chaîne, est une ceinture .
   Une ceinture orogénique : la trace d’une chaîne de montagnes aujourd’hui érodée ou encore active.
3. Après la collision, la dernière étape de l’histoire d’une chaîne est son .
   L’érosion, qui efface peu à peu le relief et fait affleurer les roches profondes.
4. Une roche de la croûte profonde qui a commencé à fondre, mélange de roche solide et de liquide recristallisé, est une .
   Une migmatite : elle se forme dans une croûte épaissie et chaude, et affleure quand l’érosion a enlevé le relief.
5. Des couches horizontales posées sur des roches aux couches redressées forment une .
   Une discordance : la déformation et l’érosion des roches du dessous sont antérieures au dépôt des couches du dessus.
6. Le nord du Massif armoricain, déformé vers 620 à 540 Ma, est un domaine .
   Un domaine cadomien, plus ancien que le reste du massif.

Calcule. 1 km = 10⁶ mm ; 1 Ma = 10⁶ ans.

1. Un granite de 305 Ma traverse des gneiss de 2 010 Ma. Écart d’âge : Ma.
   2 010 − 305 = 1 705 Ma : les gneiss sont des reliques d’un cycle bien plus ancien.
2. La ceinture calédonienne s’est formée d’environ 490 à 390 Ma. Durée : Ma.
   490 − 390 = 100 Ma : un cycle orogénique dure des dizaines à des centaines de millions d’années.
3. Un gneiss formé à 27 km de profondeur affleure 36 Ma plus tard. Remontée moyenne : mm par an.
   ${\displaystyle \frac{27\times {10}^6\text{mm}}{36\times {10}^6\text{ans}}}=$ 0,75 mm par an.
4. Le relief s’abaisse de 0,04 mm par an pendant 150 Ma : km de roches sont enlevés.
   0,04 × 150 × 10⁶ = 6 000 000 mm, soit 6 km.
5. Un granite cristallisé à 12 km de profondeur remonte de 0,2 mm par an. Il affleure au bout de Ma.
   ${\displaystyle \frac{12\times {10}^6\text{mm}}{0,2\text{mm/an}}}=60\times {10}^6$ ans, soit 60 Ma.
6. Des calcaires horizontaux de 180 Ma reposent sur un granite déformé de 310 Ma. La déformation et l’arasement ont eu lieu dans un intervalle de Ma au plus.
   Après la mise en place du granite et avant le dépôt des calcaires : 310 − 180 = 130 Ma au plus.
7. Le gneiss d’Acasta a 4,03 milliards d’années, soit fois l’âge du granite de Ploumanac’h (300 Ma), au dixième.
   4 030 ÷ 300 ≈ 13,43, soit 13,4 : les âges des domaines d’un continent varient énormément.

Carte simplifiée d’un continent (âges des roches magmatiques et métamorphiques, valeurs choisies). Zone Z1, au centre : gneiss de 2 700 Ma. Zone Z2, bande qui borde Z1 à l’est : gneiss et granites de 1 050 Ma, couches plissées. Zone Z3, bande plus à l’est : schistes et granites de 420 Ma. Zone Z4, en bordure du continent : éclogites de 45 Ma, nappes de charriage, reliefs élevés.

1. Le domaine le plus ancien : zone .
   Z1 : plus de 2,5 milliards d’années, au cœur du continent.
2. Nombre de ceintures orogéniques successives autour de ce noyau ancien : .
   Z2, Z3 et Z4 : 3 bandes de roches déformées d’âges différents, donc trois cycles orogéniques.
3. Écart d’âge entre Z2 et Z3 : Ma.
   1 050 − 420 = 630 Ma.
4. La zone dont l’âge tombe dans l’intervalle de la ceinture calédonienne du cours : .
   Z3 : 420 Ma est compris entre 490 et 390 Ma ; Z2 (1 050 Ma) est bien plus ancienne.
5. Z4 porte des éclogites de 45 Ma : avant sa collision, cette chaîne a connu une océanique.
   Une subduction : l’éclogite est une roche de haute pression et basse température.
6. Z2 n’a plus de relief mais montre des migmatites : la chaîne y a été .
   Elle a été arasée : la croûte formée en profondeur affleure.

Complète avec le mot exact.

1. Les péridotites du manteau, hydratées par l’eau de mer, deviennent des .
   Des serpentinites, à la base de la séquence ophiolitique.
2. La ligne qui relie les ophiolites d’une chaîne marque la entre les deux blocs continentaux.
   La suture : c’est là que l’océan a disparu.
3. Le charriage d’une ophiolite sur une marge continentale, sans enfouissement profond, est une .
   Une obduction, comme pour l’ophiolite d’Oman.
4. Une ophiolite d’abord subduite, puis ramenée en surface, a été .
   Elle a été exhumée : un fait constaté, dont le mécanisme n’est pas au programme.
5. Les sédiments siliceux de grands fonds, faits de squelettes de micro-organismes, qui coiffent la séquence ophiolitique sont des .
   Des radiolarites, au sommet de la séquence ophiolitique.
6. La hornblende, la chlorite et l’actinote des gabbros d’une ophiolite traduisent un métamorphisme de la dorsale.
   Le métamorphisme hydrothermal : l’eau de mer circule dans la croûte chaude, à basse pression.

Calcule (valeurs choisies). Sur une carte au millionième (1/1 000 000), 1 cm représente 10 km.

1. Les gabbros d’une ophiolite ont 158 Ma ; elle a été charriée sur le continent vers 80 Ma. Durée entre sa formation et sa mise en place sur le continent : Ma.
   158 − 80 = 78 Ma : le plancher a vécu dans l’océan avant d’être charrié.
2. Au sommet d’une ophiolite, 25 m de sédiments de grands fonds se sont déposés en 5 Ma : mm par millier d’années.
   25 m = 25 000 mm ; 5 Ma = 5 000 milliers d’années ; 25 000 ÷ 5 000 = 5 mm par millier d’années : une sédimentation très lente, typique des grands fonds.
3. Sur la carte, une ophiolite forme une tache de 2,5 cm sur 0,8 cm : sur le terrain, environ km².
   2,5 cm → 25 km ; 0,8 cm → 8 km ; 25 × 8 = 200 km².
4. Des ophiolites s’alignent sur 360 km. Sur la carte, cet alignement mesure cm.
   Au 1/1 000 000, 1 cm représente 10 km : 360 ÷ 10 = 36 cm.
5. Des sédiments de grands fonds de 155 Ma reposent sur des basaltes de 160 Ma. Écart : Ma.
   160 − 155 = 5 Ma : les sédiments se déposent après la mise en place du plancher.

Quatre massifs d’une chaîne. P : granites et gneiss sur 30 km d’épaisseur, sous des calcaires de plate-forme. Q : péridotites hydratées, gabbros à hornblende et chlorite, filons de dolérite, basaltes en coussins intacts, sédiments siliceux de grands fonds. R : péridotites, sous 38 km de gneiss. S : péridotites hydratées, métagabbros à grenat et jadéite, métabasaltes aux coussins aplatis. Réponds par la lettre ou le mot.

1. Le massif d’origine continentale : .
   P : granites et gneiss épais, typiques d’une croûte continentale.
2. L’ophiolite qui n’a gardé que des minéraux de dorsale : .
   Q : succession océanique complète, minéraux du métamorphisme hydrothermal, coussins intacts.
3. L’ophiolite enfouie profondément, puis ramenée en surface : .
   S : roches océaniques transformées en éclogite et déformées.
4. Le massif dont la péridotite ne prouve pas un océan : .
   R : manteau sous une épaisse croûte continentale ; sans croûte océanique ni sédiments de grands fonds, rien n’indique un océan.
5. Faciès atteint par les métagabbros de S : .
   Grenat + jadéite : faciès éclogite, subduction profonde.
6. Nombre de massifs de cette chaîne qui sont des ophiolites : .
   2 : Q et S, deux ophiolites (l’une obduite, l’autre subduite puis exhumée). P est continental ; R n’a ni croûte océanique ni sédiments de grands fonds : sa péridotite est le manteau d’un continent.

Complète avec le mot exact.

1. L’association de minéraux stables ensemble dans une roche est sa .
   Sa paragenèse, qui indique les conditions de pression et de température.
2. Complète la réaction : chlorite + plagioclase → glaucophane + .
   De l’eau : les réactions de subduction se font à l’état solide et libèrent de l’eau (déshydratation).
3. Hornblende + plagioclase dans un métagabbro : faciès .
   Le faciès amphibolite, celui de l’hydratation près de la dorsale.
4. Le point du chemin pression-température où la pression est maximale est le .
   Le pic : entre la branche d’enfouissement et la branche de remontée.
5. Le remplacement partiel des minéraux de haute pression par des minéraux de plus basse pression pendant la remontée est une .
   Une rétromorphose : couronnes de glaucophane ou de chlorite autour des grenats.
6. La forme de très haute pression de la silice, découverte à Dora-Maira, est la .
   La coésite : au moins 2,6 GPa environ, plus de 80 km de roches.
7. Dans $h={\displaystyle \frac{P}{\rho g}}$, avec P en Pa, ρ en kg/m³ et g en N/kg, h s’obtient en .
   En mètres : on divise ensuite par 1 000 pour obtenir des kilomètres.

Calcule avec $h={\displaystyle \frac{P}{\rho g}}$, g = 9,8 N/kg, 1 GPa = 10⁹ Pa ; profondeurs au dixième de km.

1. P = 0,7 GPa ; ρ = 2 900 kg/m³. h ≈ km.
   ${\displaystyle \frac{0,7\times {10}^9}{2900\times 9,8}}={\displaystyle \frac{0,7\times {10}^9}{28420}}\approx 24630$ m, soit 24,6 km.
2. P = 1,5 GPa ; ρ = 3 100 kg/m³. h ≈ km.
   ${\displaystyle \frac{1,5\times {10}^9}{30380}}\approx 49375$ m, soit 49,4 km.
3. P = 2,2 GPa ; ρ = 3 300 kg/m³. h ≈ km.
   ${\displaystyle \frac{2,2\times {10}^9}{32340}}\approx 68027$ m, soit 68,0 km.
4. P = 3,0 GPa ; ρ = 3 200 kg/m³. h ≈ km.
   ${\displaystyle \frac{3,0\times {10}^9}{31360}}\approx 95663$ m, soit 95,7 km.
5. P = 0,4 GPa ; ρ = 2 800 kg/m³. h ≈ km.
   ${\displaystyle \frac{0,4\times {10}^9}{27440}}\approx 14577$ m, soit 14,6 km.
6. Une éclogite a atteint 470 °C à 58 km. Gradient ≈ °C/km (au dixième).
   470 ÷ 58 ≈ 8,10, soit 8,1 °C/km : HP-BT.
7. Avec un gradient de 30 °C/km, la température à 25 km atteint °C.
   30 × 25 = 750 °C : à cette profondeur, une croûte stable est bien plus chaude qu’une plaque en subduction.
8. Avec un gradient de 7 °C/km, une roche atteint 560 °C à km.
   560 ÷ 7 = 80 km.

Trois stades d’un même métagabbro (valeurs simplifiées), ρ = 3 000 kg/m³, g = 9,8 N/kg. S1, cœur des grenats : grenat + jadéite, 2,3 GPa, 520 °C. S2, couronne autour des grenats : glaucophane, 1,0 GPa, 450 °C. S3, fissures tardives : chlorite + actinote, 0,4 GPa, 380 °C.

1. Profondeur atteinte au stade S1 ≈ km (au dixième).
   ${\displaystyle \frac{2,3\times {10}^9}{3000\times 9,8}}={\displaystyle \frac{2,3\times {10}^9}{29400}}\approx 78231$ m, soit 78,2 km.
2. Gradient subi au stade S1 ≈ °C/km (au dixième).
   520 ÷ 78,2 ≈ 6,65, soit 6,6 °C/km : plus de quatre fois moins que 30 °C/km, subduction.
3. Faciès du stade S2 : .
   Glaucophane : faciès schistes bleus.
4. Remontée entre S1 et S3 ≈ km (au dixième).
   S3 : ${\displaystyle \frac{0,4\times {10}^9}{29400}}\approx 13605$ m, soit 13,6 km ; 78,23 − 13,61 ≈ 64,6 km.
5. Baisse de température entre S1 et S3 : °C.
   520 − 380 = 140 °C : la roche remonte en se refroidissant.
6. Gradient apparent au stade S3 ≈ °C/km (au dixième).
   S3 : ${\displaystyle \frac{0,4\times {10}^9}{29400}}\approx 13605$ m ; 380 ÷ 13,6 ≈ 27,9 °C/km, proche de 30 °C/km : en fin de remontée, la roche est dans une croûte ordinaire. C’est le pic (S1, 6,6 °C/km) qui signe la subduction.

Complète avec le mot exact.

1. Une faille dont le compartiment situé au-dessus du plan est descendu est une faille .
   Une faille normale : elle traduit une extension.
2. Les blocs de socle inclinés entre les failles d’une marge sont des blocs .
   Des blocs basculés.
3. Les sédiments déposés pendant le jeu des failles, plus épais contre elles, sont dits .
   Les sédiments syn-rift, en éventail.
4. Les sédiments horizontaux qui scellent failles et blocs sont dits .
   Les sédiments post-rift : les failles avaient cessé de jouer.
5. Un rift forme un d’effondrement qui se remplit de sédiments.
   Un fossé d’effondrement, comme le fossé rhénan.
6. Une marge passive appartient à la même lithosphérique que l’océan qu’elle borde.
   La même plaque : il n’y a pas de frontière de plaques entre le continent et l’océan, d’où l’absence d’activité tectonique.

Calcule (calculatrice en degrés). Allongements à l’unité près.

1. Pendage 50°, rejet vertical 1 200 m : allongement ≈ m.
   ${\displaystyle \frac{1200}{\tan 50°}}\approx {\displaystyle \frac{1200}{1,192}}\approx$ 1 007 m.
2. Pendage 65°, rejet vertical 2 000 m : allongement ≈ m.
   ${\displaystyle \frac{2000}{\tan 65°}}\approx {\displaystyle \frac{2000}{2,145}}\approx$ 933 m.
3. Pendage 70°, rejet vertical 900 m : allongement ≈ m.
   ${\displaystyle \frac{900}{\tan 70°}}\approx {\displaystyle \frac{900}{2,747}}\approx$ 328 m : plus la faille est raide, moins elle allonge.
4. Pendage 35°, rejet vertical 800 m : allongement ≈ m.
   ${\displaystyle \frac{800}{\tan 35°}}\approx {\displaystyle \frac{800}{0,700}}\approx$ 1 143 m : une faille peu inclinée allonge la croûte plus qu’elle ne l’abaisse.
5. Cinq failles identiques allongent chacune la croûte de 760 m. Allongement total : km.
   5 × 760 = 3 800 m, soit 3,8 km.
6. Une croûte de 33 km est amincie à 11 km sous la marge : facteur d’amincissement .
   33 ÷ 11 = 3.
7. Une extension de 6 km s’est faite en 15 Ma : vitesse moyenne mm par an.
   ${\displaystyle \frac{6\times {10}^6\text{mm}}{15\times {10}^6\text{ans}}}=$ 0,4 mm par an : un rift s’ouvre très lentement.

Profil sismique d’une marge (valeurs simplifiées) : trois failles parallèles F1, F2, F3, au compartiment supérieur abaissé, de pendage 55°, de rejets verticaux 1 700 m, 1 400 m et 1 100 m. Une série S1 de 300 m d’épaisseur constante est décalée par les trois failles ; une série S2 passe de 1 300 m contre F2 à 200 m au sommet du bloc voisin ; une série S3 horizontale recouvre tout sans être décalée.

1. Allongement dû à F1 ≈ m (à l’unité).
   ${\displaystyle \frac{1700}{\tan 55°}}\approx {\displaystyle \frac{1700}{1,428}}\approx$ 1 190 m.
2. Allongement total des trois failles ≈ km (au dixième).
   ${\displaystyle \frac{1700+1400+1100}{\tan 55°}}={\displaystyle \frac{4200}{1,428}}\approx 2941$ m, soit 2,9 km.
3. Rapport des épaisseurs de S2 (contre F2 / sommet du bloc) : .
   1 300 ÷ 200 = 6,5.
4. S1, d’épaisseur constante et décalée par les failles, est la série .
   La série anté-rift, déposée avant l’étirement.
5. Si F1, F2 et F3 avaient un pendage de 75°, leur allongement total serait ≈ km (au dixième).
   ${\displaystyle \frac{4200}{\tan 75°}}\approx {\displaystyle \frac{4200}{3,732}}\approx 1125$ m, soit 1,1 km : des failles plus raides allongent moins la croûte (2,9 km à 55°).
6. Cette marge est aujourd’hui prise dans une chaîne de collision : F1, F2 et F3 restent, par leur jeu, des failles .
   Des failles normales : elles enregistrent l’extension qui a précédé l’ouverture de l’océan, antérieure à la compression de la collision.
7. Les failles avaient cessé de jouer avant le dépôt de la série .
   S3 : horizontale et non décalée, elle scelle les failles (série post-rift).

Complète avec le mot exact.

1. L’ouverture puis la fermeture d’un océan forment le cycle de .
   Le cycle de Wilson.
2. Dans les Alpes, les sédiments en éventail de Bourg-d’Oisans datent le de la marge européenne.
   Le rifting (étirement) de la marge européenne, qui précède l’ouverture de l’océan.
3. L’océan alpin s’est ouvert pendant la période géologique du (moyen et supérieur).
   Au Jurassique moyen et supérieur : ses gabbros cristallisent vers 166 à 158 Ma.
4. Le plancher de l’océan alpin a plongé sous la plaque .
   La plaque apulienne (rattachée à l’Afrique).
5. La collision qui a soudé la Pangée vers 300 Ma a formé la chaîne .
   La chaîne varisque (hercynienne) : Massif central, Massif armoricain, Vosges.
6. Une période où des collisions rassemblent les blocs continentaux est une période de .
   De réunion ; elle alterne avec des périodes de fragmentation, qui ouvrent de nouvelles dorsales.

Calcule (valeurs choisies). 1 km = 10⁵ cm.

1. Un océan de 900 km de large se ferme en 30 Ma : vitesse de fermeture cm par an.
   ${\displaystyle \frac{900\times {10}^5\text{cm}}{30\times {10}^6\text{ans}}}=$ 3 cm par an.
2. Une convergence de 3,5 cm par an pendant 30 Ma fait disparaître km d’océan.
   3,5 × 30 000 000 = 105 000 000 cm, soit 1 050 km.
3. Sédiments en éventail les plus anciens : 205 Ma ; premières couches horizontales qui scellent les failles : 180 Ma. L’étirement a duré environ Ma.
   205 − 180 = 25 Ma : les premières couches post-rift datent la fin de l’étirement.
4. Une dorsale de demi-vitesse 1,5 cm par an fonctionne 20 Ma : l’océan atteint km de large.
   Chaque flanc : 1,5 × 20 000 000 = 30 000 000 cm, soit 300 km ; deux flancs : 600 km.
5. Éclogites océaniques du Viso à 45 Ma ; silice de très haute pression dans la marge continentale de Dora-Maira à 35 Ma. La marge est entraînée Ma après.
   45 − 35 = 10 Ma : la croûte continentale arrive en subduction après l’océan, au début de la collision.
6. Collision commencée vers 35 Ma ; nappes datées de 20 Ma : la collision dure depuis au moins Ma à cette date.
   35 − 20 = 15 Ma.

Paléogéographie (âges arrondis) : Rodinia formée vers 1 000 Ma, fragmentée vers 800 Ma ; Pangée soudée vers 300 Ma, début de sa fragmentation au Trias, vers 230 Ma ; ceinture calédonienne vers 490 à 390 Ma.

1. Durée entre la formation de Rodinia et celle de la Pangée : Ma.
   1 000 − 300 = 700 Ma entre deux supercontinents.
2. Durée de vie de Rodinia, de sa formation à sa dislocation : Ma environ.
   1 000 − 800 = 200 Ma.
3. Durée pendant laquelle la Pangée est restée soudée, jusqu’au début de sa fragmentation : Ma.
   300 − 230 = 70 Ma : une période de réunion, puis la fragmentation reprend (ouverture de l’Atlantique et de l’océan alpin).
4. La ceinture associée à la formation de Rodinia : ceinture .
   La ceinture grenvillienne, vers 1,1 à 1,0 milliard d’années.
5. De la dislocation de Rodinia à la soudure de la Pangée, les blocs dispersés mettent Ma à se réunir de nouveau.
   800 − 300 = 500 Ma : après la fragmentation de Rodinia, les collisions (calédonienne, puis varisque) rassemblent de nouveau les blocs.
6. Écart entre la fin de la ceinture calédonienne et la formation de la Pangée : Ma.
   390 − 300 = 90 Ma : les collisions se succèdent jusqu’à souder le supercontinent.