A quoi pourrait ressembler la Terre dans 150 ou 200 Ma ?

Le cycle imaginé par Wilson

Le cycle de Wilson

  • En bleu sombre, les océans;
  • En bleu clair, les mers épicontinentales (comme la mer Méditerranée)
  • En blanc, les continents.

Que nous raconte ce cycle?

D'après Wilson, la Terre serait le siège d'une sorte de mouvement perpétuel d'environ 500 Ma qui verrait le rassemblement des continents en une seule masse, la Pangée, puis la fragmentation de ce super-continent conduirait la formation de plusieurs océans avant que ceux-ci ne disparaissent lors de la formation d'un nouveau super-continent.

Capture d’écran 2020-11-06 à 18

 

Comment les géologues sont-ils parvenus à lire cette idée de mouvement perpétuel du ballet des continents ?

Plan du chapitre:

  • Des domaines continentaux révélant des âges variés
  • La recherche d’océans disparus
  • Les marques de la fragmentation continentale et de l’ouverture océanique

 

1-Des domaines continentaux révélant des âges variés

Activités:

Ceintures orogéniques succéssives

les ceintures orogéniques continentales

 

(D'après Caron, Comprendre et enseigner la planète Terre)

 On appelle ceinture orogénique (oros=montagne) une zone continentale caractérisée par des chaînes de montagnes.

  • Combien de ceintures orogéniques peut-on voir sur cette carte?

Ces ceintures orogéniques racontent l'histoire de nos continents, une histoire mouvementée mais surtout une histoire qui se répète depuis que la Terre s'est refroidie après sa formation.

  • Répondez au QCM ci-dessous.

Document : carte des principales chaînes de montagnes anciennes et récentes d'Amérique du Nord

Capture d’écran 2020-11-02 à 13

1. Les plus anciennes roches d'Amérique du Nord sont les gneiss d'Acasta. On les trouve :

a) Dans la chaîne de montagnes anciennes grenvilliennes

b) Dans la chaîne de montagnes anciennes appalachiennes

c)  Dans la chaîne de montagnes anciennes centrales

d)  Dans la chaîne de montagnes anciennes archéennes

2. L'étude du gneiss d'Acasta a permis de reconstituer le contexte de sa formation. On sait aujourd'hui qu'il s'est formé :

a)  Dans une croûte océanique

b)  Dans les reliefs positifs d'une croûte continentale

c)  Dans la racine d'une croûte continentale

d)  Dans le manteau

3. Les chaînes de montagnes d'Amérique du Nord sont disposées :

a)  Les plus anciennes au centre, les plus récentes à l'extérieur

b)  Les plus anciennes à l'extérieur, les plus récentes au centre

c)  Parallèlement les unes aux autres

d)  Au hasard

4. A partir de ces observations, les géologues peuvent proposer un âge à la chaîne de montagnes centrales :

a)  Elle peut être âgée de plus de 1,9 milliard d'années

b)  Elle a un âge compris entre 1,3 et 1,9 milliard d'années

c)  Elle a un âge compris entre 0,4 et 0,3 milliard d'années

d)  Elle est âgée de moins de 0,3 milliard d'années

5. Une fois formés, les reliefs positifs des chaînes de montagnes disparaissent grâce à l'altération, l'érosion mais aussi des phénomènes tectoniques. Le Mont McKinley, le plus haut sommet d'Amérique du Nord se trouve logiquement :

a)  Dans la chaîne de montagnes grenvilliennes

b)  Dans la chaîne de montagnes récentes

c)  Dans la chaîne de montagnes centrales

d)  Dans la chaîne de montagnes archéennes

6. La croûte Nord-Américaine grandit toujours. Ainsi, la croûte sibérienne, émergée, s'est accolée à ce continent. La chaîne de montagnes associée à cet évènement est :

a)  La chaîne de montagnes grenvilliennes

b)  La chaîne de montagnes récentes

c)  La chaîne de montagnes centrales

d)  La chaîne de montagnes archéennes

 

  • Ouvrez le lien ci-dessous;
  • Recenser les informations chronologiques sur les formations magmatiques et métamorphiques, figurant sur la carte de la France au 10 millionième.
  • Combien d'orogénèses se sont succédées sur le territoire français? Indice: légende...

 Cartographie des roches métamorphiques de la France

Caron France

(D'après Caron)

A retenir:

Les continents associent des domaines d’âges différents, les plus anciens sont plutôt au centre, les plus récents en périphérie.

Tout se passe comme si la croissance d'un continent s'était faite par accumulation de matière depuis le centre vers la périphérie.

Ils sont faits de reliquats d’anciennes chaînes de montagnes ou ceintures orogéniques, issues de cycles orogéniques successifs.

Aujourd'hui, il existe deux grandes ceintures orogéniques:

  • l'une contourne l'océan Pacifique, de la Terre Adélie jusqu'en Asie du Su-Est, du coup la nomme péri-Pacifique.
  • l'autre est transversale, du Maroc à l'Himalaya en passant par les Alpes, les Carpates, les Monts d'Iran.

Cette dernière collision, débutée au mésozoïque et poursuivie au cénozoïque, porte le nom de d'orogénèse alpine.

La collision précédente survenue à la fin du paléozoïque porte le nom d'orogénèse Hercynienne; elle se termine par la mis en place de la Pangée.

Ainsi, contrairement aux océans qui naissent, grandissent puis disparaissent par subduction, les continents sont éternels et à ce titre ils ont enregistré l'histoire de la vie et de la Terre que nous lisons depuis deux siècles environ.

 

Ainsi, on peut partir à la recherche d'océans disparus, dans les Vosges, dans les Alpes et dans l'Himalaya.

 

2-La recherche d’océans disparus

Un océan dans les Vosges:

Si vous allez dans la vallée de Than, au-dessus de Fellerin, vous aurez la chance de ramasser une superbe roche verte et luisante dans une ancienne carrière du Bergenbach sur le lieu-dit du Thalhorn.
  • A partir de l'analyse des documents fournis, montrez qu'il y a bien eu un océan dans les Vosges.

Photo de la roche prélevée à la carrière du Bergenbach

peridotite fellerin

(photo: Michel Patalano)

Vue sur le Markstein depuis Fellering, le lieu-dit du Talhorn est dans notre dos.

Vue sur le Markstein depuis la carrière de Fellering

(Photo: Michel Patalano)

Photo de la carrière du Bergenbach

Carrière du bergenbach à Fellering

(Photo: Michel Patalano)

Questions:

  • A partir des documents présentés, prouvez que des restes d'un océan sont identifiables dans les Vosges du Sud.

Extrait de la carte de Munster au 1/50 000e, de son schéma structural et de sa légende

extrait de la carte de Munster

schéma structural d ela feuille de Munster

extrait de la légende la carte de Munster

Extrait du livret de la carte de Munster

extrait livret carte Munster tectonique Hercyniennela ligne de Klippe livret carte Munster

Photo en LPA et LPNA de la roche du Bergenbach et de roches autour du Bergenbach (=éboulées)

Caron Himalaya20201106_0004 copie

 

Détermination de la nature d'une roche magmatique en fonction de sa minéralogie

Caron Himalaya20201106_0005

 

 

Comment explique-t-on la présence de cette roche sur le domaine continental?

Capture d’écran 2020-11-06 à 08

 

Capture d’écran 2020-11-06 à 08

Configuration des continents à la fin du carbonifère [d’après Matte]

Capture d’écran 2020-11-10 à 07

un océan sous les Vosges


 Un océan dans les Alpes

  • À partir des documents proposés et des connaissances, présenter des indices témoignant de la fermeture d’un océan alpin.

Document de référence : localisation des différents sites visités lors d'un stage de géologie

Capture d’écran 2020-11-09 à 14

Photo du massif du Chenaillet, dans les Alpes.

photo ophiolite du chenaillet

Coupe géologique schématique des ophiolites du Chenaillet

Capture d’écran 2020-11-09 à 14

Une comparaison interessante.

photo comparaison ophiolite et fond océanique

 

Lame mince de métagabbro à glaucophane trouvé dans la vallée du Guil dans le Queyras

Capture d’écran 2020-11-09 à 14

Les domaines de stabilité des minéraux en fonction de la température et de la pression

Capture d’écran 2020-11-09 à 14

Capture d’écran 2020-11-09 à 14

 phot carte ophiolite

Reconstition schématique de l'évolution des Alpes occidentales

évolution des Alpes

(D'après Caron)

Un océan dans l'Himalaya:

Un modèle pour comprendre le poinçonnement de l'Asie par l'Inde

Caron Himalaya20201106

(D'après Caron)

Coupe synthétique de l'Himalaya passant par l'Everest.

Caron Himalaya20201106_0001

(D'après Caron)

Reconstition schématique de l'évolution de l'Himalaya

Caron Himalaya20201106_0002

(D'après Caron)

 

tectonique

Tectonique est constitué de trois animations. La première montre l'expansion océanique. La deuxième décrit l'évolution de la lithosphère océanique (de sa formation à sa disparition sous un continent) avec les phénomènes qui lui sont associés (séismes, magmatisme). La dernière illustre l'expansion, la subduction et la collision.

 

A retenir:

Les ophiolites sont des roches de la lithosphère océanique.

La présence de complexes ophiolitiques formant des sutures au sein des chaînes de montagnes témoigne de la fermeture de domaines océaniques, suivie de la collision de blocs continentaux par convergence de plaques lithosphériques.

L’émergence d’ophiolites résulte de phénomènes de subduction ayant conduit à une obduction de la plaque océanique, c'est à dire à un passage de celle-ci au-dessus d'une plaque continentale, seule explication au fait de retrouver des lambeaux d'océan sur un continent.

L'obduction doit être suivie d’une exhumation de la plaque océanique à la faveur de mouvements tectoniques et d'une remontée par isostasie suite à l'érosion des reliefs.

 

Comme le prévoit le modèle de Wilson, une déchirure continentale est nécessaire à la formation de tout océan: quelles preuves a-t-on que cette déchirure existe?

 

3-Les marques de la fragmentation continentale et de l’ouverture océanique

L'exemple de l'Alsace:

  • A partir des documents présentés, argumentez le fait que la plaine d'Alsace montre des signes d'une déchirure continentale.

La situation géologique du fossé rhénan

le fossé Rhénan

 

Coupe Est-Ouest au centre de la plaine d'Alsace

Capture d’écran 2020-11-09 à 14

 

Champ de factures de Barr, extrait de la carte au 1/50000 de Sélestat

champ de fracture de Barr feuille de Sélestat

 

Rift continental et amincissement lithosphérique:

Rift continental et amincissement de la lithosphère

(d'après Caron)

L'exemple actuel des Afars:

La mosaïque de photos prises par le satellite Landsat a permis d'ébaucher un schéma strutural de la région Est de l'Afrique:

  1. Quelles sont les caractéristiques qui permettent de suggérer l'existence d'un rift au Kénya?
  2. Quelle est la largeur de ce rift?
  3. Quelles autres caractéristiques d'un rift pourraient apparaître sur une coupe transversale schématique?

Capture d’écran 2020-11-09 à 14

Article paru dans les DNA:

Un nouvel océan en Afrique

 L'exemple de la Mer Rouge:

  1. Quels sont les principaux caractères morphologiques qui apparaissent sur la carte?
  2. A la base des forages 1 et 2 apparaissent des formations évaporitiques, halite et anhydrite: trouvez une explication.
  3. Quel type de déformation doit-on s'attendre à trouver sur les bords de la fosse centrale?
  4. A l'aide des anomalies magnétiques, calculez approximativement la vitesse d'expansion de la Mer Rouge.
  5. En admettant une vitesse à peu près constante, caculez la largeur de la Mer Rouge dans 1 Ma.
  6. En utilisant toutes ces informations, retracez l'histoire de la formation de la Mer Rouge.

La Mer Rouge

 

Capture d’écran 2020-12-10 à 07

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/IMG/png/cina_c_matique_ouverture_mer_rouge.png

Et dans les Alpes? Exercice:

  • À partir du document proposé et des connaissances acquises précédemment, présentez les indices témoignant de l’ouverture d’un océan alpin.

Schéma représentant une coupe des blocs basculés* au niveau des massifs de la Mure, du Taillefer et du Rochail.

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Différentes marges continentales: méditerranée, Atlantique, Téthys.

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Diférents stades de transition continent-océan

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Modèle de déchirure de la croute continental et apparition d'un plancher océanique

Capture d’écran 2020-11-12 à 10

(D'après caron)

 

A retenir:

Les marges passives bordant un océan portent des marques de distension, failles normales et blocs basculés qui témoignent de la fragmentation initiale de la croûte continentale avant l'apparition d'une dorsale océanique.

Les stades initiaux de la fragmentation continentale correspondent aux rifts continentaux: fossé rhénan, fossé des Limagnes (dans le Massif central) et rift des Afars en Afrique. La croûte y est amincie.

Un bombement lithosphérique précède cette fragmentation, signe que c'est bien une remontée inexpliquée du manteau qui est la cause de cette fragmentation: l'activité volcanique et sismique est forte dans ces régions.

Si la distension se poursuit, ce qui n'est plus le cas dans le fossé rhénan, de plus grandes failles dites de détachement entrainent l'apparition du manteau sous la croute continentale: une dorsale peut commencer à fonctionner comme ce fut le cas de la Mer Rouge récemment.

La dynamique de la lithosphère détermine ainsi différentes périodes paléogéographiques, avec des périodes de réunion de blocs continentaux, liées à des collisions orogéniques, et des périodes de fragmentation conduisant à la mise en place de nouvelles dorsales.

 

Capture d’écran 2020-11-09 à 14

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Une autre vision du cycle de Wilson

cycle de Wilson

 

Les traces du passé mouvementé de la Terre

Reconstituer le passé mouvementé de la Terre à l'aide de la carte géologique de France au millionième. Conférence en ligne de Damien Jaujard (PRAG, Géologie, Université Paris Est Créteil) pour la formation des professeurs de SVT de l'académie de Versailles. 2 juin 2020

http://scolawebtv.crdp-versailles.fr

 

 Notions fondamentales : cycle orogénique, ophiolites, paléogéographie.

 

Capture d’écran 2019-12-11 à 10

 

Animations sur les thèmes géologie, climatologie et écologie

Quelques animations sur le thème de la géologie. Vous trouverez ici également des animations sur les thèmes de la climatologie et de l'écologie qui restent étroitement liés à la géologie.

http://lycee.nicolas-cohen.org

 Choisir Collision

Exercices:

Capture d’écran 2019-12-19 à 07

Photo de la "Tectonic Arena" dans les Alpes suisses (Vue depuis Flims)

IMG_7347

Cette région des Alpes fut le premier endroit, au XIXe siècle, ayant permis de comprendre l'origine des hauts sommets des montagnes issues d'une collision: trouvez-en l'explication.

Photos de schistes de Villé, dans les Vosges.

steige 4 copie

photo Patalano, phyllade de Villé copie

En quoi ces photos expliquent-elles le processus de formation d'une chaine de montagnes de collision?

 

Les unités structurales des Alpes.

photo domaines alpinsQue montre la forme générale de ces unités structurales?


photo marge passive des Grisons

photo gouf de Cap-Breton

photo reconstitution océan alpin

En quoi les blocs basculés témoignent-ils d'une ouverture océanique?

Vue du fossé Rhénan depuis le Neuntelstein (Vosges)

vue générale depuis le NeuntelsteinQu'aurait pu devenir le fossé Rhénan si son évolution de s'était pas arrêtée?

Que va devenir la Rift Valley dans l'est africain?

Photos_Rift_Valley_et_fosse__Rhe_nan

phot carte ophiolite

photo Océan liguro piémontaisQue va-t-il se passer avec l'Apulie, la Péninsule arabique, et l'Inde 100Ma plus tard?

photo metaQue nous disent les éclogites, les schistes bleus et verts de l'histoire de la chaine alpine?

photo exercice coésite

photo de roches alpines

Photo en LPA d'une éclogite réalisée par une élève de TS.

photo d'ecolgite (Spery, LPA)

Profil ECORS sous les Alpes

photo profil ECORSLes zones en rouge correspondent aux discontinuités où la vitesse sismique augmente avec la profondeur.

Les zones en bleu correspondent à celles où la vitesse décroit vers le bas. Le trait noir continu est le Moho européen.

La courbe en pointillés marque le contact entre le manteau adriatique situé en position haute et les roches métamorphiques de la croûte européenne en profondeur.

Capture d’écran 2019-11-28 à 12

Capture d’écran 2019-11-28 à 12

Capture d’écran 2019-11-28 à 12Une giga-collision continentale: qui est venu emboutir qui ?

 

 

Exercice_ophiolites_de_Chamrousse

Exercice_Barrosa_notion_de_nappe

Une_technique__la_tomographie_sismique

Le_moteur_de_la_subduction

Exercice_co_site

 sujet_Himalaya

connaissances_chapitre_2_Zagros__Session_2016___Pondiche_ry

2e_partie_exo_2_polynesie_2015_Ophiolites_alpines