Noyau : 16 % du volume et 25 % de lamasse de la terre.Graine : fer à l’état solide.Couronne externe à l’état liquide :essentiellement du fer et un peu de nickel.

Manteau : 83 % du volume et 75 % de lamasse de la terre.Entièrement constitué de péridotites, rochespauvres en silice (environ 40%) et riches enMg et Fe. On distingue :- le manteau supérieur qui comprend 2parties : l’une rigide (portion externe),l’autre ductile (portion interne)- le manteau inférieur.

Croûte terrestre : 1 % du volume de laterre. Croûte océanique ( 2/3 de la surface),mince (6-8 km), constituée essentiellementde roches sombres et denses (env. 3),pauvres en silice (environ 55%), riches enMg et Fe : basaltes, gabbros.Croûte continentale (1/3 de la surface),épaisse (30-70 km), constituéeessentiellement de roches claires, moinsdense (env. 2,7), riches en silice (environ66%) et riches en élements dits alcalin (Ket Na) : granites, gneiss, micaschistes.

Lithosphère : portion du globecomprenant la croûte (continentale etocéanique) et la portion la plus externe(rigide) du manteau supérieur. Satempérature est inférieure à 1300°C. Elletransmet la chaleur par conduction.

Asthénosphère : portion interne(déformable) du manteau supérieur. Satempérature est supérieure à 1300°C. Elletransmet la chaleur par conduction etconvection.

L’isotherme 1300°C constitue la limiteentre Lithosphère et Asthénosphère.

Le point sur : structure du globeC

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Programme : structure et composition chimique de la Terre interne

La structure de la Terre résulte d’une part de sa formation paraccrétion de petits corps… d’autre part de sa différenciation

Litho

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Le point sur : relief de la Terre, cinématique des plaques lithosphériquesC

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Programme : la lithosphère et la tectonique des plaques, découpage de la lithosphère en plaques d’épaisseur variable, peu déformables à l’exception de leurs limites.

La cinématique des plaques :La distribution géographique des volcans et des séismes, les contours des bordures continentales, ont conduit lesgéologues à élaborer la théorie de la tectonique des plaques lithosphériques qui repose sur le découpage de la litho-sphère en plusieurs plaques. Celles-ci se déplacent selon un mouvement relatif.Le modèle de la cinématique globale des plaques, fondé et construit sur des observations géologiques et géophy-siques, est aujourd’hui validé et affiné par des mesures pratiquement instantanées à partir de données GPS.

Le relief de la Terre est caractérisé par :Les dorsales océaniques : reliefs des fonds océaniques pouvant atteindre plus de 2000 m de hauteur. Elles sont lesiège d’une intense activité géologique. Exemples : la dorsale Atlantique, la dorsale Pacifique, etc.Les fosses océaniques : zones profondes (de -4500 m à -11000 m) et étroites (100 à 200 km de large), bordant soitun continent, soit un ensemble d’îles en plein milieu d’un océan. Elles sont également le siège d’une importante acti-vité géologique. Exemples : fosse Pérou-Chili, fosse du Japon, etc.Les chaînes de montagnes : reliefs continentaux plus ou moins escarpés, dont l’altitude dépasse souvent 4000 m.Exemples : Himalaya, Alpes, Cordillère des Andes.

Répartition des plaques lithosphériques à la surface du globe et mouvements observés à leurs frontières. Les flèches indiquentl’expansion ou la disparition de la lithosphère océanique au niveau des dorsales ou dans les zones de subduction.

Carte des reliefs terrestre

Le point sur : tectonique des plaquesC

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1) La surface rigide du globe (lithosphère) est subdivisée en plaques rigides d’une centaine de kilomètresd’épaisseur.

2) Les frontières des plaques sont constituées des dorsales, des zones de subduction et de failles ditestransformantes (zone de coulissage).

3) Les plaques naissent au niveau des dorsales océaniques, zones dites d’accrétion, à la faveur d’un processus : ladivergence.

4) Les plaques sont détruites au niveau des fosses océaniques, zones dites de subduction, par enfoncement dansle manteau ; mais, dans ce processus, surtout les parties océaniques des plaques sont englouties.

5) Les plaques s’écartent en glissant sur un substratum souple : l’asthénosphère. Elles se déforment à leurs limites.6) Les continents légers se déplacent avec les plaques qui les portent, mais sont largement insubmersibles.7) L’énergie interne du globe se dissipe aux frontières des plaques, soit de manière mécanique (séismes, formation

des montagnes) soit de manière thermique (volcans).8) Points chauds : des panaches naissent à la frontière noyau-manteau et parviennent en surface sous forme devolcans spécifiques (exemples : la Réunion, îles Hawaî…).

poussée

traction

Dorsale - accrétion

P : marge passive

Subduction

A : marge active

Coupe du globe au niveau de l’équateur

Le modèle de la tectonique des plaquesEn un schéma…

…et huit commandements !

DorsaleFormation d’une nouvelle

lithosphère océanique = accrétion

FosseDisparition de la

lithosphère océanique = subduction

Courants deconvectionascendants

Chaud,léger, souple

Froid,lourd,rigide

Lithosphère

RiftEst-Africain

OcéanIndien

Indonésie

OcéanPacifique

Carotte prélevée sur les marges passives actuelles de l’océan Atlantique :

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Objectif : La collision résulte de la convergence de deux lithosphères continentales. Cette journée de terrain permet de trouver dans la chaîne de montagnes les témoins de l’histoire océanique anté-rieure à travers l’enregistrement sédimentaire du rifting continental et de l’océanisation.

Les études de carottes prélevées sur les marges passives actuelles montrent une succession de sédiments dontles caractéristiques en terme de profondeur de dépôt et les relations géométriques sont bien définies et réperto-riées par les spécialistes.

Jurassique supérieur

Crétacé

Trias : sédiments anté-rif. Les séries sédimentaires sont solidaires du socle. Elles se sontdéposées dans une mer intra-continentale peu profonde ou en milieu lagunaire. Ces sériescontiennent souvent des évaporites. Elles ont la même épaisseur sur de vastes surfaces.Elles sont affectées ensuite par les failles normales.

Jurassique inférieur et moyen : sédiments syn-rift. Les séries sédimentaires, déposéesinitialement à l’horizontale présentent un aspect en éventail. Elles se sont déposées sur unsubstratum instable en cours de fracturation sous l’effet de l’extension (demi-fossés d’effon-drement créés par le jeu de grandes failles normales). Par conséquent, on distingue desséries déposées à grande profondeur (dans les grabens) et des séries déposées à faibleprofondeur (sur les horsts), et même quelquefois une absence de dépôt sédimentairelorsque le sommet du bloc est émergé.

Tertiaire sédiments post-rift. Le fond océanique est né. Les séries sédi-mentaires sont de grande profondeur. Elles reposent en discordan-ce sur les précédentes et sont horizontales. Elles recouvrent indiffé-remment le fond océanique et les marges passives structurées del’océan.

Socle primaire : croûte continentale

Document préparatoire - les marges passivesItinéraire Val Durance

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Objectif :La collision résulte de la convergence de deux lithosphères continentales séparées par un ancien espace océanique. Onretrouve donc dans la chaîne alpine des marges passives fossiles dont l’existence est validée par des marqueurs, les sédi-ments enregistreurs de la distension continentale :Anté-rift : séries déposées à faible profondeur et d’épaisseur constante sur une vaste surface.Syn-rift : des séries déposées à grande profondeur, des séries déposées à faible profondeur, et même quelquefois absencede dépôt sédimentaire.Post-rift : séries déposées à grande profondeur, reposant sur la croûte océanique et sur la marge passive continentale.

Âges en MaÉpoque66

245

251

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Faits d’observation, compléments Iinterprétation (application du princi-pe d’actualisme) et qualification desépisodes de anté, syn, ou post rift.

Modélisation des paléoenvironnements

NAISSANCE DU FOND OCÉANIQUE ALPIN

200

161

146

En Briançonnais :- charbon (Champcella)- sol d’affinité continentale rougi parles oxydes de fer- surface irrégulière- lacune sédimentaireEn Piémontais et Dauphinois :coraux, calcaire gris à ammonites

Le briançonnais est émergé (pasde sédiments). Au même moment,à l’Est et à l’Ouest, la mer est pro-fonde. Les domaines sont doncdécalés par des failles normales.On en déduit qu’il y a rifting lié àl’extension. Climat chaud

4-St Crépin

Crétacé

3-St-Crépin

Jurassiquesup

3-St-Crépin

Jurassiqueinf et moyen

2-St-Crépin

Triasmoyen et

sup

1-Prelles

Trias inf

anté - syn - post rift

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Document de terrain - les marges passivesItinéraire Val Durance

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etDocument préparatoire - La collision

Itinéraire Guil/St Clément

Objectifs :La convergence lithosphérique se traduit par la disparition de la lithosphère océanique alpine dans le manteau

par subduction océanique. La collision des deux marges continentales fait suite à la subduction lorsque toute lalithosphère océanique a été résorbée.

Question : Quels sont les marqueurs morphologiques et tectoniques de la collision visibles actuellementdans les Alpes ?

Pré-requis :Après sa formation, une roche peut subir des transformations observables à toutes les échelles (message 2).

Les principaux marqueurs de la collision visibles en surface sont :

PLIS(déformations souples)

FAILLES INVERSES(déformations cassantes)

CHEVAUCHEMENTS(déformations cassantes)

Après érosion... desRELIEFS !

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Document de terrain - La collision Guil

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Objectifs :* Retrouver des marqueurs de la collision continentale à partir des roches et d'un paysage* Reconstituer une chronologie d'événements

Outils à mobiliser :* Principe de superposition* Principe de recoupement

65 MaCrétacé (vert)

135Jurassique (bleu)

205Trias (violet)

295Permien (marron)

360 Ma1 - Paysage

A B

2 - Affleurement et carte

3 - Reconstituer l’histoire du paysage étudié en 3 schémas (seules 3 couches seront représentées : T, J, C)

4 - Conclusion

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MonumentBonnet Croisement

Point coté1120 m

(Chemin parcouru : environ 1 km)

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Document de terrain - La collision St Clément

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Objectifs :* Retrouver des marqueurs de la collision continentale à partir des roches et d’un paysage* Reconstituer une chronologie d’événements

Outils à mobiliser :* Principe de superposition* Principe de recoupement

1 - Paysage

2 - Roches

Observation / description des roches Noms des roches Âge

Crétacésupérieur

3 - Application du principe de superposition

On peut modéliser la genèse d’un tel pli de deux façons différentes. Quelle information manque-t-ilpour reconstituer l’histoire de ce pli ?Réponse :

Extérieurdu pli

Intérieurdu pli

L’extérieur du pli est plus .........que l’intérieur du pli

Ce pli est-il (cocher la bonne réponse) :

un anticlinal un synclinal couché ?

couché ?

4 - Schématisation des étapes ayant conduit au paysage observé

5 - Conclusion

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Document de terrain - témoin d’une histoire océaniqueItinéraire Cervières-Chenaillet

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Moho

Faits d’observation, compléments Commentaires, InterprétationsN°

Dessin du panorama de l’arête Ouest

calcaire blancmassif

à calpionelles4Photo de l’affleurementau Rocher de la Perdrix

radiolaritesrouges-vertes-

blanches, plissées

Retrouver l’histoire du gabbro à l’aide du diagramme pression-températureplagioclases : Na (Si3AlO6) / Ca (Si2Al2O8)pyroxènes : (SiAl2O3)2 Ca (Fe, Mg, Al) amphibole (noir-terne) : Na Ca2 (Mg, Fe)4 Al3Si6O22 (OH)2chlorite : (Mg, Fe, Al)6 (Si, Al)4 O10 (OH)8actinote : Ca2 (Mg, Fe)5 Si8O22 (OH)2épidote : Ca (Fe3+)3Si3O12 OH

C initial

C surface

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TS Document de terrain - Une ophiolite obduiteChenaillet depuis le Col d’Izoard

Objectifs :Identifier un chevauchement à l’échelle d’un panorama et d’un affleurement, afin de valider la collision, conséquence de la convergence lithosphériques entre les marges Européenne et Africaine.

Outils à mobiliser :Reconstitution paléogéographique à l’échelle de la lithosphère au Jurassique supérieur (d’Ouest en Est :marge Européenne, océan Alpin, marge Africaine.

2 - Description1- Panorama :

1- Observation

3- Repérer, tracer en rouge le contact majeur entre les deux unités : contact anormal

4- Quelle est la cause de cette superposition ?Dans un contexte de convergence lithosphérique, la lithosphère océanique alpine a été charriée sur lamarge continentale Européenne. Deux domaines paléogéographiques différents, jadis juxtaposés, sontmaintenant superposés.

2- Affleurement :Description des roches observées Nom de la roche

Info +Le col d’Izoard correspond à unelimite tectonique : le domaineBriançonnais (à l’Ouest) chevauchele domaine Piémontais (à l’Est).

Réponse au problème posé :

Cabane desDouaniers

Chenaillet(2 650 m)

Document préparatoire - La compression-subduction Itinéraire Château-Queyras

Les zones de subduction, appelées marges actives, sont des lieux de convergence lithosphérique. Une plaquelithosphérique océanique, tractée par son propre poids, s'enfonce dans l'asthénosphère, sous une autre plaquelithosphérique (continentale ou océanique).

Principales caractéristiques des zones de subduction :- Chaîne volcanique + fosse océanique- Prisme d'accrétion- Métamorphisme HP/BT couplé à un magmatisme calco-alcalin (plutonisme + volcanisme explosif)- Double anomalie thermique- Sismicité disposée selon un plan (Bénioff)

Afin de valider la subduction, nous travaillerons à Château-Queyras sur des objets géologiques visibles àl'affleurement.

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Document de terrain - La compression-subduction Itinéraire Château-Queyras

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Objectifs :

* retrouver des témoins minéralogiques de la subduction afin de valider la convergence lithosphérique des plaques “Europe” et “Afrique”

* établir une chronologie relative des différents événements

* schématiser un paléoenvironnement à l’échelle de la lithosphère

Moyens pour y parvenir :

Parmi les roches de la lithosphère océanique, nous choisissons d'étudier les gabbros, plus "lisibles" que lesbasaltes et les péridotites. Les gabbros les moins déformés sont aussi les moins transformés, donc suscepti-bles de renfermer des minéraux reliques.

Nous postulerons que toutes les roches de la lithosphère océanique ont subi un métamorphisme hydrother-mal (vu en 1S : refroidissement, hydratation) au cours de leur histoire océanique (position Q1 sur la grillepétrogénétique).

Outils à mobiliser :

* Grille pétrogénétique : C'est un diagramme Pression / Température élaboré expérimentalement où figurent lesdomaines de stabilité de différents minéraux ou assemblage de minéraux.

* Principe de recoupement : Un minéral est postérieur à celui qu'il recoupe.

* Roche métamorphique : Roche issue de la transformation d'une roche pré-existante (avec production de nou-veaux minéraux ou recristallisation des anciens), à l'état solide, sous l'action de la température et (ou) de la pres-sion.

* Connaissance des conditions d’un contexte de subduction océanique…

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TS Document de terrain - La compression-subduction Itinéraire Château-Queyras

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1 - Échantillonnage des gabbros dans le lit du Guil

Compléments :* Présence de jadéite (visible en lame mince)* Absence de grenat* Datation absolue du métamorphisme : 50 Ma* On admettra qu'un minéral qui se trouve à l'interface de deux autres minéraux est postérieur à ces deux minéraux

2 - Lecture des gabbros à l’aide d’une grille pétrogénétique

INFO + :Composition chimique

de deux gabbros

Croquis d’un échantillon Ordre de formation des différents minéraux

Descriptiondes principauxminéraux(couleurs, formes...)

Noms desminéraux

Gabbro duChenaillet

Gabbro deChâteauQueyras

SiO2 50,5 % 49,2 %

Al2O3 21,6 % 16,4 %

FeO 2 % 9,7 %MgO 4,5 % 4,5 %CaO 12,8 % 9,8 %K2O 0,4 % 0,1 %TiO2 0,2 % 0,8 %H2O 3,8 % 0,1 %

TS Document de terrain - La compression-subduction Itinéraire Château-Queyras

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3 - Falaise entaillée par le Guil

Croquis d’une portion de l’affleurementStructuresobservées

Minérauxidentifiés

Compléments

Conclusion

4 - Réponse aux problèmes posés (cf. objectifs)

5 - A partir des données de terrain récoltées et explotées, modéliser le paléoenvironnement à l’échelle de lalithosphère au tertiare

Quelques rares fossiles deradiolaires et globotruncana ontété trouvés

TS Exercice - Chronologie relativeObjectifs :

Restituer les trois messages enregistrés par un objet géologique afin d’établir une chronologie relative d’évé-nements géologiques les ayant affectés.

Outils :* Connaissance des différentes catégories de roches (sédimentaires, magmatiques, métamorphiques) et des

déformations (plis, failles...)* Principes géométriques de la datation relative : superposition, recoupement, continuité

1 - Observation /Description

2 -Identification

des événementsgéologiques

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Objet : Roches carbonatées du TriasmoyenLieu : BarrachinContexte : Divergence - Rurture continen-taledolomie

calcaire

3 - Argument(s)géométrique(s) et

principe(s) appliqué(s)

4 - Chronologierelative des événements

Objet : MétagabbroLieu : Arête ouest de l’ophiolite du ChenailletContexte : Divergence - Océanisation

filon de basalte gabbro

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Exercice - Chronologie relativeTS

1 - Observation /Description

2 -Identification

des événementsgéologiques

3 - Argument(s)géométrique(s) et

principe(s) appliqué(s)

4 - Chronologierelative des événements

Objet : MétagabbroLieu : Ophiolite du Mont Viso (Italie)Contexte : Convergence - Subduction

Objet : Calcschiste du CrétacéLieu : Route du col du GalibierContexte : Convergence - Collision

Synthèse : Convergence lithosphérique et collision continentaleC

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TSEn utilisant vos documents de terrain :1. Pour chaque schéma ci-après, définir s’il s’agit d’un épisode de divergence ou de convergence.

Pour les épisodes de divergence, distinguer l’anté-rift, le syn-rift et le post rift.Pour les épisode de convergence, distinguer la subduction de la collision.

2. Dater les épisodes du Trias à l’actuel.3. Mettre les schémas dans l’ordre chronologique : .................................................

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Lieux Observation/Description/Croquis des objets Exploitation des objets

TSObjectifs :Retrouver, dans les paysages actuels, les traces qu’ont laissé les anciens glaciers sur leur passage.

Outils à mobiliser :Principe d’actualisme : les lois régissant les phénomènes naturels actuels (comme par exemple l’érosion glaciaire)étaient également valables dans le passé.

Paysage glaciaire actuel :

Compléter le schéma ci-dessus (“paysage glacieire actuel”) en légendant les formes d’érosion glaciaires que vousvenez d’observer dans les paysages.