Want to make creations as awesome as this one?

Transcript

La disparition des chaînes de Montagnes

Problème: Comment expliquer la disparition des chaînes de montagnes?

Sommaire

Activité 2 - Altération et érosion

Activité 3 - Transport et sédimentation

Activité 1 - Les roches à l'affleurement

Activité 4 - Phénomènes tectoniques

Cliquer sur le titre de l’activité pour y accéder.

Activité 1 - Les roches à l'affleurement

Comment expliquer la présence de différentes roches à l'affleurement des chaînes de montagnes?

  1. Réaliser un tableau récapitulant les différentes roches présentes à l'affleurement de trois massifs: Armoricain, Alpes et Pyrénées
  2. Ajouter le contexte de formation de chaque roche (sédimentaire, magmatique plutonique ou magmatique volcanique,...)
  3. Proposer une hypothèse quant à la différence observée entre les trois chaînes de montagnes.

Ne pas hésiter à cliquer sur la carte pour accéder aux différents massifs.

Pyrénées

Schiste

Un schiste est une roche qui a pour particularité d’avoir un aspect feuilleté et de se débiter en plaques fines ou feuillets. On dit que la roche présente une schistosité.

Il peut s’agir d’une roche sédimentaire argileuse (shale) ou d’une roche métamorphique.

Les ardoises servant pour les toitures sont découpées dans du schiste.

Marbre

Le marbre est une roche métamorphique dérivée du calcaire et principalement constituée de cristaux de calcite.

Granite

Roche magmatique plutonique a texture grenue, riche en quartz, feldspaths et micas. Leur présence est le résultat de la fusion partielle de la croûte continentale



Calcaire

Les calcaires sont des roches sédimentaires, facilement solubles dans l’eau, composées essentiellement de carbonates de calcium (CaCO3).


Gneiss

Le gneiss est une roche métamorphique de la croûte continentale contenant du quartz, des feldspaths, du mica. C’est une roche grenue.

La foliation, toujours présente, est parfois marquée par une alternance de lits clairs et de lits sombres

Moraines

Amas de débris rocheux érodés et transportés par un glacier.

Moraines latérales et médianes

Le Massif Armoricain

Grès

Le grès est une roche sédimentaire détritique, issue de l'agrégation de grains de taille majoritairement sableuse (0,063 à 2mm) et consolidé lors de la diagenèse.

Vocabulaire:

- Diagenèse: Ensemble des phénomènes de consolidation et de durcissement d'un dépôt sédimentaire.

Granite

Roche magmatique plutonique a texture grenue, riche en quartz, feldspaths et micas. Leur présence est le résultat de la fusion partielle de la croûte continentale

Granodiorite

Roche magmatique plutonique grenue proche du granite. Principalement composée de quartz et de feldspath, elle contient, contrairement au granite, plus de plagioclase que d’orthose.

Schiste

Un schiste est une roche qui a pour particularité d’avoir un aspect feuilleté et de se débiter en plaques fines ou feuillets. On dit que la roche présente une schistosité.

Il peut s’agir d’une roche sédimentaire argileuse (shale) ou d’une roche métamorphique.

Les ardoises servant pour les toitures sont découpées dans du schiste.

Sable

Le sable est un matériau granulaire constitué de petites particules provenant de la désagrégation de matériaux d'origine minérale (essentiellement des roches) ou organique (coquilles, squelettes de coraux, etc. )


Argile

Les argiles désignent de très fines particules de matière arrachées aux roches par l'érosion ainsi que les minéraux argileux ou phyllosilicates (Ces dernières, observées au microscope, ont la forme de plaquettes, ce qui explique leur plasticité).

Calcaire

Les calcaires sont des roches sédimentaires, facilement solubles dans l’eau, composées essentiellement de carbonates de calcium (CaCO3).


Les Alpes

Grès

Le grès est une roche sédimentaire détritique, issue de l'agrégation de grains de taille majoritairement sableuse (0,063 à 2mm) et consolidé lors de la diagenèse.

Vocabulaire:

- Diagenèse: Ensemble des phénomènes de consolidation et de durcissement d'un dépôt sédimentaire.


Marnes

Les marnes sont des roches sédimentaires composées d’un mélange de calcite (CaCO3) et d'argile.


Granite

Roche magmatique plutonique a texture grenue, riche en quartz, feldspaths et micas. Leur présence est le résultat de la fusion partielle de la croûte continentale


Gneiss

Le gneiss est une roche métamorphique de la croûte continentale contenant du quartz, des feldspaths, du mica. C’est une roche grenue.

La foliation, toujours présente, est parfois marquée par une alternance de lits clairs et de lits sombres

Les Ophiolites du Chenaillet

Les ophiolites sont un ensemble de roches appartenant à une portion de lithosphère océanique, charriée sur un continent lors d'un phénomène de collision (convergence) de deux plaques lithosphériques (par obduction).

Radiolarites

Roche sédimentaire, formée à une profondeur d’au moins 4000m, composée d’argile et de tests calcaires de radiolaires.


Serpentinite

Péridotite ayant subi une serpentinisation.


Gabbros

Roche plutonique constituant la croûte océanique.


Basalte en filon

Roche volcanique formée lorsque le magma s’est frayé un chemin à travers l’encaissant (la roche dans laquelle on les trouve, ici du gabbro).


Basalte en coussin (Pillow-lava)

Roche volcanique formée au contact de l’eau, d’où sa forme arrondie.



Calcaire

Les calcaires sont des roches sédimentaires, facilement solubles dans l’eau, composées essentiellement de carbonates de calcium (CaCO3).

Granite

Roche magmatique plutonique a texture grenue, riche en quartz, feldspaths et micas. Leur présence est le résultat de la fusion partielle de la croûte continentale


Gneiss

Le gneiss est une roche métamorphique de la croûte continentale contenant du quartz, des feldspaths, du mica. C’est une roche grenue.

La foliation, toujours présente, est parfois marquée par une alternance de lits clairs et de lits sombres



Marnes

Les marnes sont des roches sédimentaires composées d’un mélange de calcite (CaCO3) et d'argile.


Calcaire

Les calcaires sont des roches sédimentaires, facilement solubles dans l’eau, composées essentiellement de carbonates de calcium (CaCO3).

Activité 2 - Altération et érosion

Altération des hautes montagnes

Altération d'une roche calcaire

Altération d'un granite

Comment l'altération et l'érosion participent-elles à l'effacement des reliefs ?

1. Expliquer les conditions entraînant l'érosion des roches dans une haute montagne

2. Déterminer certaines conditions de la disparition des reliefs dans le Massif Armoricain.

3. Expliquer les conditions entraînant l'altération des roches calcaires.

Répondre à la problématique en vous aidant, si besoin, des questions indiquées au niveau de chaque activité.

ALtération des hautes montagnes

On estime à quelques dixièmes de milimètres par an l'érosion d'une chaîne de montagnes.

En haute altitude, les reliefs sont soumis à une intense érosion.
Sous l'action du gel et du dégel dans les diaclases, la roche éclate et forme des éboulis qui sont entraînés par les glaciers et les eaux de ruissellement.

Glaciers

Les glaciers érodent les roches sur leur passage. En effet, il arrachent des roches par poussée, forment des stries sur les roches lorsque les particules qu’ils contiennent raclent ces dernières,...

De plus, les éboulis formés par l’érosion sont emportés par les glaciers, on les retrouve notamment dans les moraines.


Diaclases et érosion

Les diaclases sont des fissures de la roche perpendiculaires et disposées dans trois directions.

Elles se forment sous l’effet de la pression exercée sur la roche ou sous l’effet d’une diminution de la température (rétractation de la roche).

Attention à ne pas les confondre avec des failles.

De l’eau peut s’infiltrer dans ces fissures et, en hiver, geler.


Rappel: La glace ayant une masse volumique plus faible que l’eau, son volume est plus élevé à masse équivalente.


Altération d'un granite (TP type ECE)

Le Massif Armoricain est aujourd'hui une zone dépourvue de reliefs (le sommet actuel le plus élevé est d'environ 400m) alors que la chaîne de montagnes qui occupait cette région il y a 360 Ma devait présenter des sommets aussi élevés que ceux de l'Himalaya.
Les reliefs de cette chaîne de collision, appelée chaîne hercynienne, ont disparu au cours de l'histoire de la Terre.

On cherche à déterminer certaines conditions de la disparition des reliefs dans cette zone.

Doc 2 : Paysage de chaos granitique

Rochers de Porz Rolland près de Ploumanac'h (Côtes d'Armor)

Photographie: Pierre Thomas

Doc 1 : Réactions d'hydrolyse des principaux minéraux d'un granite

- Réactions d'hydrolyse d'un feldspath


- Réaction d'hydrolyse d'un mica


- Le quartz est un minéral très peu altérable

La formation des argiles en remplacement des minéraux d'origine modifie la structure de la roche qui devient souvent friable.

Matériel à disposition

Protocole

1. Repérer à l'œil nu les principaux minéraux
sur les différents types de granites

2. Rechercher et identifier au microscope
polarisant les trois minéraux
caractéristiques du granite sain

3. Rechercher et identifier les mêmes
minéraux sur la lame de granite altéré

4. Présenter et traiter les résultats puis les
analyser pour répondre à la problématique.

Cliquer sur les roches pour pouvoir les observer.

Granite sain

Lame mince en LPNA

Lame mince en LPA

Crédit photo: Frédéric Labaune

Crédit photo: Frédéric Labaune

Granite altéré

Lame mince en LPNA

Lame mince en LPA

Crédit photo: Frédéric Labaune

Crédit photo: Frédéric Labaune

Arène granitique

Altération d'une roche calcaire

L'eau de pluie, chargée de gaz carboniques s'écoule dans les failles ou fissures du massif de calcaire. Sous l'effet de l'altération chimique de la roche, les fissures s'élargissent et forment des paysages typiques, des karst.

L'altération chimique des carbonates s'effectue selon l'équation suivante:

Tableau comparatif de la composition chimique d'une eau de pluie et d'une eau ayant circulé dans des calcaires (en mg/L)

Activité 3 - Transport et sédimentation

Comment s'effectuent le transport et la sédimentation des particules érodées?

1. Construire l'histogramme des échantillons ainsi que la courbe cumulative (pourcentage cumulé en fonction de la classe granulométrique) en utilisant un tableur.

2. Proposer une relation entre la granulométrie des sables déposés et la distance de transport des particules érodées.

3. Expliquer ce qu'est une sédimentation biochimique et la raison de son emplacement dans des eaux peu profondes et limpides.

La sédimentation biochimique

Les sédiments qui arrivent en milieu marin sont souvent riches en carbonates de calcium ce qui permet, dans certaines conditions, le développement de récif coralliens.

Localisation des récifs coralliens actuels.


Les coraux, constructeurs de récifs, sont des petits polypes qui forment des colonies et vivent en symbiose avec des algues unicellulaires chlorophylliennes.

Ils peuvent utiliser les éléments dissous pour se construire un squelette en carbonate de calcium selon la formule suivante:

En cas de stress (Augmentation de température, pollution, maladie) les algues quittent les coraux. Leur squelette blanc est alors bien visible.

Corail de la Grande barrière.


On peut retrouver des coraux fossilisés dans des roches calcaires, comme dans l’Yonne, dans la réserve naturelle du bois du Parc.

Gerbes d'un corail branchu fossilisé, Calamophylliopsis flabellum

Delta du Rhône (Golfe du Lion)


https://youtu.be/YiBP5CY7lsc


Diagramme de Hjulström

Ce diagramme permet de relier la vitesse d’un courant à son action sur des matériaux de granulométrie variée.

A

B

C

Zone A

La vitesse de l’eau est élevée. Le courant va séparer les particules (c’est le vannage) et les transporter vers l’aval du chenal. Ces dernières vont éroder les berges du chenal ainsi que le fond du cours d’eau.

Zone B

La vitesse est plus faible. L’eau transporte des particules si ces dernières sont dissociées, par contre, elle ne pourra pas les arracher du fond du chenal où la cohésion des particules est suffisamment importante.

Zone C

La vitesse très faible du courant fait que les particules qui arrivent dans le chenal se déposent sur place.

Activité 4 - Phénomènes tectoniques

L’altération et l’érosion ne sont pas suffisantes pour faire disparaître en quelques dizaines de millions d’années une chaîne de montagnes: il faudrait plusieurs centaines de Ma.
De plus, les volumes de sédiments déposés sont généralement insuffisants pour retrouver le volume initial de la chaîne de montagnes.

Comment des phénomènes tectoniques contribuent-ils à l'effacement des reliefs?

1. Identifier le type de déformation dans les zones Briançonnaise (en vert) et Piémontaise (en gris et violet)

3. Expliquer l'origine des mouvements observés en surface.

2. Identifier les contraintes associées à ces déformations dans cette zone

Sismotectonique

Données GPS

Modélisation

La sismotectonique

Ce qui nous intéresse plus particulièrement ici est l'étude des mécanismes au foyer des séismes, qui permet de distinguer en profondeur les failles normales des failles inverses et des décrochements.

Vocabulaire
La sismotectonique est l'analyse de la répartition de la sismicité et des caractéristiques des séismes.

Sue, 1998

Faille inverse

Faille normale


Faille décrochante

N’hésitez pas à cliquer sur la légende de la carte pour obtenir plus d’informations

Les données GPS

Pour connaître les déformations actuelles des Alpes et détecter de faibles déplacements, de nombreuses campagnes GPS ont été menées.

Des mesures d'Altitude à plusieurs années d'intervalle ont permis d'établir les déplacements verticaux actuels dans les Alpes et ont ainsi montré un enfoncement de quelques millimètres par an de la zone Piémontaise.

Noquet, 2002

Vecteurs vitesse

Chaque flèche correspond au mouvement réalisé par une station GPS en surface.

N’hésitez pas à cliquer sur la légende de la carte pour obtenir des informations.


Si vous avez du mal à vous y retrouver parmi toutes ces stations GPS, regardez plus précisément les stations MTC0 et CHP0.

Modélisation des mouvements d'extension


Le mouvement de convergence des plaques engendre des forces compressives horizontales sur les roches, nommées forces aux limites de plaques (FL), qui tendent à créer un relief et une racine crustale.

Dans le même temps, les roches sont soumises à des forces verticales, nommées forces de volume (FV), liées au poids des reliefs et à la poussée d'Archimède s'exerçant sur la racine.

Les forces de volume sont d'autant plus intenses que la croûte est épaisse et elles tendent à l'amincir. En surface, on observe alors des mouvements d'extension.

L'évolution d'une chaîne de montagnes dépend ainsi du rapport entre l'intensité des forces de volume et celle des forces aux limites de plaques.

Noquet, 2002

1

2

3

FL > à FV

- Épaississement crustal: Lorsque la croûte est très épaisse, elle se réchauffe à cause des éléments radioactifs qu'elle contient et de la chaleur qu'elle reçoit du manteau sous-jacent. Elle devient déformable, en particulier en profondeur, et se ramollit.

FL = FV

- Épaississement crustal maximal

- Coeur de la chaîne en extension

FL < FV

- Propagation de l'extension en périphérie

- Effondrement gravitaire: Sous l'effet de leur poids, insuffisemment compensé par la poussée d'Archimède, et par une convergence devenue insuffisante, les reliefs s'effondrent et la croûte s'amincit.