1,2/ LES TRACES DU PASSÉ MOUVEMENTÉ DE LA TERRE

Objectifs : mobiliser les acquis de la classe de première sur la tectonique globale actuelle (notamment les marqueurs de collision ou d’extension) pour reconstituer l’histoire géologique de la Terre et notamment sa paléogéographie.

Notions fondamentales : cycle orogénique, ophiolites, paléogéographie.

Liens : enseignement de spécialité de SVT en classe de première : dynamique de la lithosphère.

1,2,1/ Des domaines continentaux révélant des âges variés : cycles orogéniques

1/ Orogénèses françaises

Recenser et organiser les informations chronologiques sur les formations magmatiques et métamorphiques, figurant sur une carte de France au 10^-6.

p.161ⁱ + p.489

carte géologique de France

carte géologique sur geoportail

2/ Orogénèses mondiales

Observer la carte géologique mondiale afin d’identifier quelques ceintures orogéniques.

p.160ⁱⁱ + p.490

One geology : http://portal.onegeology.org/

Période	Orogenèse	Continent
Crétacé	Laramienne	Amérique
Jurassique	Cimmérienne	Asie
Trias	Alpine	Europe
Dévonien Permien	Hercynienne = Varisque	Europe
Cambrien	Calédonienne	Europe
Précambrien	Cadomienne	Europe
Neoprotérozoïque	Panafricaine = Brésilienne	Amérique + Afrique
Mésoprotérozoïque	Mayoumbienne	Afrique
Paléoprotérozoïque	Icartienne = Eburnéene	Europe + Afrique
Néoarchéen	Libérienne	Afrique
Mésoarchéen	Léonienne	Afrique

• Les continents associent des domaines d’âges différents. Ils portent des reliquats d’anciennes chaînes de montagnes (ou ceintures orogéniques) issues de cycles orogéniques successifs.

1,2,2/ A la recherche d’océans disparus : complexes ophiolitiques

1/ Origine océanique des ophiolites

Recenser, extraire et organiser des données de terrain ou cartographiques pour argumenter : sur l’origine océanique d’un complexe ophiolitique (données pétrographiques et minéralogiques) ;

p.162-163ⁱⁱⁱ

• Les ophiolites sont des roches de la lithosphère océanique.

2/ Métamorphisme des ophiolites

p.164-165^iv

	Minéralogie	Faciès	Domaine de stabilité
Métagabbro 1	Plagioclase + pyroxènes + glaucophane	Schistes bleus	Basse température (< 400 °C) Moyenne pression (0,5 à 1,5 GPa)
Métagabbro 2	Pyroxènes dont omphacite + grenat	Éclogites	Basse température (200 à 500 °C) Haute pression (> 1 GPa)

• 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.

3/ Lames minces de roches métamorphiques au microscope

Établir des corrélations entre la composition minéralogique d’une roche et les différentes conditions de pression et de température, déterminées par les contextes de subduction.

Gabbros du Chenaillet, métagabbros, éclogites

Collection de roches subduites dans les Alpes : éclogite et métagabbro :https://phototheque.enseigne.ac-lyon.fr/photossql/photos.php?TopicID=Lames

Roches : https://prezi.com/aanufhjcxh-p/?utm_campaign=share&utm_medium=copy&rc=ex0share

facies métamorphiques :

http://christian.nicollet.free.fr/page/CO/PTCO.html

http://christian.nicollet.free.fr/page/Figures/facies.html

http://tristan.ferroir.fr/index.php/2011/12/29/les-facies-metamorphiques-deskola-et-lutilisation-dune-grille-petrogenetique/

trajet d'un gabbro de la croûte oc (Nicollet) : http://christian.nicollet.free.fr/page/Figures/phototeque.html#TrajetCO

4/ Sur les traces de l’océan Alpin

Recenser, extraire et organiser des données de terrain ou cartographiques pour argumenter : sur l’idée de suture (données cartographiques : par exemple, les Alpes ou l’Himalaya).

film trajet PTP dans les Alpes

petit jeu d’images à replacer : http://tice.svt.free.fr/spip.php?article1951  : https://svt.ac-versailles.fr/IMG/xia/etapes_alpes/index.html

subduction [du latin « subductio », qui signifie « action de tirer les navires sur le rivage »] : Processus d'enfoncement d'une plaque tectonique sous une autre plaque de densité plus faible, généralement une plaque océanique sous une plaque continentale ou océanique

obduction [dérivé savant du latin obductio « action de couvrir »] : Chevauchement d’une plaque océanique sur une plaque continentale.

• L’émergence d’ophiolites résulte de phénomènes d’obduction ou de subduction, suivis d’une exhumation.

1,2,3/ Les marques de la fragmentation continentale et de l’ouverture océanique : marges continentales

1/ Marges passives

Recenser, organiser et exploiter des données (sismiques, tectoniques, sédimentaires) : relatives à des marges passives divergentes ;

p.168-169^v

• Les marges passives bordant un océan portent des marques de distension (failles normales et blocs basculés) qui témoignent de la fragmentation initiale avant l’accrétion océanique.

2/ Rift continental

Recenser, organiser et exploiter des données (sismiques, tectoniques, sédimentaires) : relatives à un rift continental (par exemple, le rift des Afars).

p.166-169^vi

	Rift continental	Marge passive
Structures tectoniques	Failles normales	→ listriques
Sédiments	continentaux syn-rift de type conglomérats et évaporites
	0	marins post-rifts
Activité sismique	Importante, liée notamment au mouvement des failles normales	Faible ou absente (failles non actives)
Activité volcanique	Importante (volcanisme basaltique)	Absente

• Les stades initiaux de la fragmentation continentale correspondent aux rifts continentaux.

3/ Paléogéographie

p.170-171^vii

Application Paleomap Maker : http://portal.gplates.org/map/

Animation permettant de remonter dans le temps jusqu’à 750 millions d’années et de découvrir où se trouvait alors votre région. Pour chaque période, des explications en anglais sont données. https://dinosaurpictures.org/ancient-earth#0

• 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.

Film / Aux origines de l'Europe | La valse des continents | ARTE : https://youtu.be/ajt5OAhZff4

L’Europe est née de trois gigantesques collisions entre l’Amérique, l’Asie et l’Afrique. Le continent n’est pas figé pour autant... Une traversée des temps géologiques à la découverte de la "valse tectonique". L'Europe s'est bâtie par trois gigantesques collisions avec l'Amérique, l'Asie et l'Afrique. L’Europe est née de trois gigantesques collisions entre l’Amérique, l’Asie et l’Afrique. Chacune a occasionné des cataclysmes d’une ampleur prodigieuse qui ont créé un monde aux formes chaotiques et aux couleurs vives. Au fil du temps, des chaînes de montagnes plus hautes que l’Himalaya se sont élevées en Scandinavie et en Écosse, là où l’on trouve aujourd’hui les grandes plaines du centre… Après des millions d’années d’érosion, l’Europe est devenue un fond marin. Elle a été envahie par des formes de vie insolites et certaines de ces espèces ont modifié la forme même du continent. Ces métamorphoses dans le temps et l’espace s’inscrivent dans l’incessante valse des continents.

i p161 q2/ Indices géologiques typiques d’une ceinture orogénique : roches les plus anciennes, chaînes de montagnes, roches magmatiques et métamorphiques, failles inverses, nappes de charriages, ...

ii p161 q1/ La carte géologique mondiale révèle des traces de nombreuses orogenèses [oro- : montagne « oros » ὄρος + genèse : naître « gígnomai » γίγνομαι] :

Période

Orogenèse

Continent

Crétacé

Laramienne

Amérique

Jurassique

Cimmérienne

Asie

Trias

Alpine

Europe

Dévonien Permien 

Hercynienne = Varisque

Europe

Cambrien

Calédonienne

Europe

Précambrien 

Cadomienne

Europe

Neoprotérozoïque

Panafricaine = Brésilienne

Amérique + Afrique

Mésoprotérozoïque

Mayoumbienne

Afrique

Paléoprotérozoïque

Icartienne = Eburnéene

Europe + Afrique

Néoarchéen

Libérienne

Afrique

Mésoarchéen

Léonienne

Afrique

p161 3/ la correspondance des structures de part et d’autre de certains océans témoignent du déplacement des masses continentales

iii p163q1/ ophiolites = basaltes / gabbros / péridotites

pillow-lavas, typiques des dorsales océaniques

péridotites du Chenaillet → serpentinites contenant serpentine (minéral hydraté)

gabbros → métagabbro schistes verts contenant actinote (minéral hydraté)

donc ophiolite métamorphisées / refroidissement + eau

p163 q2/ position des ophiolites à la frontière d’anciennes plaques tectoniques et séparant les deux masses continentales entrées en collision. L’interprétation des complexes ophiolitiques comme un lambeau d’une ancienne lithosphère océanique pris « en sandwich » entre les masses continentales permet d’en faire un repère de la suture entre blocs continentaux

iv p165q1/ Les ophiolites de Bou Azzer proviennent d’une obduction, c’est-à-dire du charriage de lithosphère océanique par-dessus la lithosphère continentale, alors que celles du Mont Viso proviennent d’une lithosphère océanique ayant subi une subduction, c’est-à-dire un enfoncement de la lithosphère océanique dans l’asthénosphère, sous la lithosphère continentale.

p165q2/ La formation des métagabbros du Mont Viso à partir de métagabbros faciès schistes verts, comme ceux du Chenaillet, s’effectue par augmentation importante de la pression et moins importante de la température, lors de l’enfoncement de la lithosphère océanique par subduction. En effet les conditions de pression et de température du métamorphisme suivent le géotherme des zones de subduction.

v p169q1/ La vitesse des ondes sismiques indiquées sur le schéma interprétatif permet, en comparant avec les valeurs du tableau, d’identifier les roches magmatiques constitutives de la croûte continentale (granite), de la croûte océanique (basaltes) et du manteau (péridotites). Les failles normales peuvent être identifiées par le déplacement relatif des blocs de socle continental. Les sédiments peuvent être datés par les couleurs en se reportant au document 2 et être identifiés comme syn-rift ou post-rift en utilisant le document 3.

p169q3/ D’après la séquence stratigraphique du forage représenté sur le document 2 et le modèle présenté dans le document 3, on peut reconstituer deux grandes étapes de la formation de cette marge passive :

1– Oligocène (−34 à −23 Ma) : fragmentation continentale par formation d’un rift avec effondrement le long de failles normales actives et dépôts de sédiments continentaux syn-rift remplissant les bassins sédimentaires dissymétriques (conglomérats – évaporites).

2– Miocène à aujourd’hui (−23 à 0 Ma) : expansion océanique séparant les deux moitiés de l’ancien rift et recouvrement des blocs basculés par dépôts de sédiments marins post-rift argileux.

vi p169q1/ Les caractéristiques du rift d’Assal :

– tectonique en distension,

– failles normales avec effondrement central,

– volcanisme actif basaltique au centre du rift,

– dépôts de roches sédimentaires évaporitiques au fond du rift,

– sismicité active le long des failles et au niveau de la zone magmatique.

p169q2/ D’après l’étude des données GPS, le rift de l’Afar se trouve en régime tectonique distensif, entraînant un amincissement de la lithosphère continentale.

p169q3/ Le régime tectonique en distension (=extension) provoque un amincissement de la lithosphère s’accompagnant en surface de la fracturation de la croûte continentale le long de failles normales parallèles, ce qui forme un fossé d’effondrement ou rift. L’amincissement lithosphérique est également à l’origine du magmatisme responsable de l’activité volcanique au centre du rift. L’activité sismique est la conséquence du jeu des failles normales, mais aussi de l’activité magmatique. Enfin la faible épaisseur d’eau envahissant les zones basses est à l’origine, en climat chaud et sec, d’une sédimentation évaporitique.

vii p171q1/mécanismes géodynamiques à l’origine des changements de la géographie des continents :

– Phases d’ouverture de domaines océaniques par fragmentation continentale, puis expansion océanique donnant naissance

• à l’océan Atlantique nord (dès −164 Ma),

• à l’océan Atlantique sud (dès −122 Ma),

• à l’océan Alpin (dès −164 Ma) et

• à l’océan Iapetus (entre −600 et −540 Ma).

– Phases de regroupement des masses continentales par collision responsables

• de l’orogenèse calédonienne (entre −540 et −420 Ma),

• de l’orogenèse hercynienne (entre −420 et −300 Ma) et

• de l’orogenèse alpine (depuis 37 Ma).

p171q2/ un cycle complet de Wilson entre deux périodes de regroupement de l’ensemble des masses continentales : les supercontinents Pannotia et Pangée (ou Pangea). On observe entre −600 Ma et −540 Ma une phase de fragmentation des masses continentales par ouverture de domaines océaniques, puis de −540 Ma à −300 Ma une période de réunion des blocs continentaux lors des orogenèses calédonienne puis hercynienne.