G1 à G4 indiquent les différentes positions d’un gabbro et 1 à 4 les dif-férentes positions d’un granite.
OUVERTURE D'UN OCÉAN
Dorsale
Marge passive
γ
G1SUBDUCTION OCÉANIQUE
Cordilière Magmatisme Marge active : Prisme
d'accrétion Fosse
G2
SUBDUCTION CONTINENTALE (début)
γ
1G3
SUBDUCTION CONTINENTALE
γ
2 G4Remarque
COLLISION Racine
Granite d'anatexie
γ
3G4
ÉROSION ET RÉAJUSTEMENT ISOSTATIQUE
Remontée de la racine par poussée d'Archimède Érosion Érosion
γ
4RETOUR À L'ÉPAISSEUR NORMALE DE LA LITHOSPHÈRE
γ
4Manteau lithosphérique Asthénosphère Croûte
continentale (granites...)
Ophiolites (gabbro...) Bassins
sédimentaires
Roche à coésite
(coésite est un minéral indicateur d’une ultrahaute pression)
Le trajet P-T temps d’un gabbro
Géotherme "c ollision"
Géotherme "moyen"
G1 G2
G3 G4200 600
0 400 800 1000 1200
0
1
2 0.5
50 25
Température (°C)
Profondeur (km) Pression
(GPa)
E xercices
Les exercices 1, 2, 3 et 4 sont des QCM sans support ou avec un support documentaire.
Questions à choix multiples (QCM)
Pour chaque ensemble d’affirmations, relever celles qui sont correctes et celles qui ne le sont pas.
Au cours de l’expansion océanique, les roches de la lithosphère océa-nique subissent un métamorphisme :
a) de hautes pressions et basses températures avec hydratation.
b) de type hydrothermal avec hydratation et diminution de température.
c) de basses pressions et basses températures avec déshydratation.
Les complexes ophiolitiques présents dans les chaînes de montagnes peuvent correspondre à une portion :
a) d’une ancienne lithosphère océanique ayant échappé à la subduc-tion.
b) d’une ancienne croûte océanique qui, après avoir participé à une subduction, a été rapidement exhumée.
c) d’une ancienne lithosphère océanique qui, après avoir participé à une subduction, a été rapidement exhumée.
Lors de la subduction et à partir d’une profondeur comprise entre 30 et 80 km, les roches de la lithosphère océanique subissent :
a) une déshydratation des minéraux originels et l’apparition de glau-cophane.
b) une hydratation des minéraux originels et l’apparition de grenat.
c) une déshydratation des minéraux originels et l’apparition de grenat.
Les mécanismes à l’origine de la subduction dépendent en partie : a) d’un réchauffement de la lithosphère océanique âgée.
b) d’une augmentation de la densité de la lithosphère océanique car la croûte océanique s’est épaissie.
c) d’une augmentation de la densité de la lithosphère océanique par épaississement du manteau lithosphérique.
d) de la faible densité de la lithosphère océanique âgée.
Certains gabbros des chaînes de montagnes telles que les Alpes ou l’Himalaya gardent les traces d’un métamorphisme de subduction car ils renferment :
a) des minéraux caractéristiques d’un métamorphisme de Basse Pres-sion et Haute Température.
Exercice 1
b) des minéraux caractéristiques d’un métamorphisme hydrothermal.
c) des minéraux caractéristiques d’un métamorphisme de Haute Pres-sion et Basse Température.
La fusion partielle des péridotites dans les zones de subduction
Pour chaque ensemble d’affirmations, relever celles qui sont correctes et celles qui ne le sont pas. Justifier.
On cherche à comprendre comment des roches magmatiques peuvent se former dans les zones de subduction.
Le diagramme Pression-Température présenté indique les conditions de la fusion des péridotites dans une zone de subduction.
Géotherme de la plaque chevauchante Solidus des
0 1000 1500 2000 2500 3000
240
Profondeur (km) Pression (Gpa)
Liquidus
a) Entre 100 et 150 km de profondeur environ, dans une zone de subduc-tion, la péridotite sèche peut fondre car la pression augmente.
b) Entre 100 et 150 km de profondeur environ, dans une zone de sub-duction, la péridotite peut fondre, à condition d’être hydratée car sa température de fusion est ainsi plus faible.
c) La péridotite qui fond est celle de la lithosphère plongeante.
d) L’eau des péridotites hydratées provient essentiellement des sédi-ments gorgés d’eau comprimés lors de la subduction.
e) L’eau des péridotites hydratées provient essentiellement des réactions métamorphiques qui se sont déroulées dans la lithosphère océanique au cours de la subduction.
f) La fusion des péridotites hydratées est totale dans une zone de sub-duction.
Le magmatisme des zones de subduction
Pour chaque ensemble d’affirmations, relever celles qui sont correctes et celles qui ne le sont pas. Justifier.
La région de l’île de Sumatra est une zone frontière entre deux plaques tectoniques.
Exercice 2
Document 1
Exercice 3
Utiliser le logiciel Tectoglob afin d’obtenir des données sur le contexte géodynamique de cette région.
a) Les volcans de Sumatra sont localisés à la fois sur la plaque chevau-chante et sur la plaque subduite.
b) Les volcans situés sur l’île de Sumatra sont localisés à l’aplomb des foyers sismiques situés entre 100 et 150 km.
c) La distribution des foyers sismiques dans cette zone révèle le plonge-ment de la lithosphère océanique ductile dans l’asthénosphère.
d) La plaque lithosphérique eurasienne passe en subduction sous la plaque australo-indienne.
e) Le volcanisme de Sumatra est caractérisé par des coulées fluides de basalte.
f) Les magmas des volcans de cette région se sont formés à 60 km de profondeur.
g) Les plaques australo-indienne et eurasienne convergent.
Le trajet P-T-temps d’une roche
Pour chaque ensemble d’affirmations, relever celles qui sont correctes et celles qui ne le sont pas. Justifier.
Les gabbros sont des roches grenues qui constituent la croûte océa-nique. Lors de la formation de la chaîne des Alpes, l’océan alpin s’est refermé. L’étude des gabbros métamorphisés, ou métagabbros, permet de définir les conditions P, T, t (Pression, Temps, température) auxquelles les roches ont été soumises.
Schéma d’une lame mince d’un méta-gabbro des Alpes réalisé d’après une observation au microscope.
On considère que, dans ce métagab-bro, la glaucophane observable s’est formée avant la chlorite.
Trajet thermodynamique d’un gabbro de croûte océanique et champ de stabilité de quelques minéraux du métamorphisme
600 200
0 400 800 1000 1200
0 correspondent aux domaines de stabilité des associations minérales.
A = Plagioclase + pyroxène B = Plagioclase + hornblende C = Plagioclase + chlorite + actinote D = Glaucophane + plagioclase E = Glaucophane + jadéite F = Glaucophane + grenat + jadéite
a) La glaucophane, présente dans le métagabbro, s’est formée à 350 °C, sous une pression de 0,5 GPa.
b) La glaucophane permet de dire que le métagabbro est un gabbro de croûte océanique qui n’a pas participé à une subduction.
c) La présence de glaucophane indique que le métagabbro appartient à une lithosphère océanique qui s’est enfoncée dans une zone de sub-duction.
d) La chlorite présente dans le métagabbro s’est formée 350 °C, sous une pression de 0,5 GPa.
e) La chlorite est l’indice que la lithosphère océanique s’est trouvée à un moment donné dans le domaine de stabilité C.
f) La chlorite est l’indice que la croûte océanique subduite est remontée à la surface. On en déduit qu’il y a eu une collision.
g) La chlorite présente est l’indice que la lithosphère océanique s’est trouvée dans le domaine de stabilité C avant la subduction.
Les témoins des étapes de l’histoire d’une chaîne de montagnes
Il y a –120 à –130 Ma, la plaque lithosphérique indienne commence à migrer vers le nord en direction de la plaque eurasiatique, provoquant la formation de la chaîne himalayenne.
À l’aide des documents proposés et de vos connaissances, montrer que cette chaîne résulte de la fermeture d’un domaine océanique liée à la convergence des deux plaques lithosphériques indienne et eura-siatique.
Carte géologique simplifiée de l’Himalaya
Plaque indienne
Coupe synthétique simplifiée de l’Himalaya sur la transversale BA
0 250 500 km
Sédiments marins plissés
Ophiolites Pluton de roche granitique
Base de la croûte continentale non déformée de la plaque indienne Croûte continentale déformée et métamorphisée
Manteau lithosphérique MFT
MFT = (Main Frontal Thrust) Grand chevauchement Frontal.
MBT = (Main Boundary Thrust) chevauchement Bordier.
MCT = (Main Central Thrust) Grand chevauchement Central.
MBT MCT Suture de Tsangpo
B A
Des ophiolites de l’Himalaya
6a) Dans les ophiolites de l’Himalaya, certains métagabbros contiennent à la fois de la glaucophane et de la jadéite.
6b) Diagramme Pression-Température simplifié montrant les domaines de stabilité de quelques associations de minéraux caractéristiques.
600 200
0 400 800 1000 1200
0 correspondent aux domaines de stabilité des associations minérales.
A = Plagioclase + pyroxène B = Plagioclase + hornblende C = Plagioclase + chlorite + actinote D = Glaucophane + plagioclase E = Glaucophane + jadéite F = Glaucophane + grenat + jadéite G = Grenat + jadéite
Les arguments en faveur d’un modèle présentant l’évolution géodynamique d’une région
Un modèle possible de l’évolution géodynamique de la partie nord de la Nouvelle-Calédonie montre que la Nouvelle-Calédonie est le résultat d’une subduction et d’une collision. Ce modèle est présenté dans le document de référence.
Document 5
Documents 6
Exercice 6
À partir de l’exploitation des documents 7 à 9 et de la mise en relation des informations, retrouver les arguments en faveur du modèle proposé de l’histoire géologique de la partie nord de la Nouvelle-Calédonie.
Aucune exploitation écrite du document de référence n’est attendue.
Faire un tableau d’analyse pour exploiter les documents 7, 8 et 9.
Mettre en relation les déductions effectuées avec les étapes du modèle de référence.
Aide
Coupe schématique de la partie nord de la Nouvelle-Calédonie
Nappe ophiolitique
Unité de Pouebo : basaltes et roches d'origine sédimentaires présentant du grenat et de la jadéite Unité de Koumac/Diahot : sédiments présentant du glaucophane
Unité de Poya : basaltes avec quelques rares gabbros
Failles inverses Unité de
Poya
Unité de Koumac/Diahot
Unité de Poubo Bassin de
Calédonie
Bassin des Loyautés
Ouest Est
5 km 2.5 km
Les ophiolites ont recouvert les unités de Koumac/Diahot et de Pouebo ; celles-ci n’apparaissent plus à cause de l’érosion.
Coupe verticale schématique d’une lithosphère océanique de référence
Péridotite Gabbro Basalte en filons Basalte en coussins Sédiments Eau
Croûte océanique
Moho
0
5 km
Question
Document 7
Document 8a
Coupe verticale schématique de la nappe ophiolithique de Nouvelle-Calédonie
Péridotites Gabbros Complexe Filomen Basaltes en coussins Sédimentation océanique
Diagramme pression / température simplifié montrant les domaines de stabilité de quelques associations de minéraux caractéristiques
600 200
0 400 800 1000 1200
0
1
2 0,5
50 25
Température (°C)
Profondeur (km) Pression
(GPa)
Domaine de fusion paritelle condition
s non réali sées dans la
na ture
A B
C D
E
F G
Les domaines A, B, C, D, E, F et G correspondent aux domaines de stabilité des associations minérales.
A = Plagioclase + pyroxène B = Plagioclase + hornblende C = Plagioclase + chlorite + actinote D = Glaucophane + plagioclase E = Glaucophane + jadéite F = Glaucophane + grenat + jadéite G = Grenat + jadéite
Document 8b
Document 9
Modèle possible de l’évolution géodynamique de la partie nord de la Nouvelle-Calédonie
CRÉTACÉ SUPÉRIEUR (- 87 Ma)
OUEST EST Croûte continentale
Croûte océanique Manteau lithosphérique
PALÉOCÈNE MOYEN (- 50 Ma)
Subduction
OUEST EST
A B C
A : future unité de Poya B : future unité de Diahot C : future unité de Pouebo (prisme d'accrétion)
ÉOCÈNE MOYEN SUPÉRIEUR (- 40 Ma)
OUEST EST
A B C
ÉOCÈNE SUPÉRIEUR (- 35 Ma)
Blocage de la subduction
OUEST EST
A B C
ÉOCÈNE SUPÉRIEUR (- 32 Ma)
remontée des unités
OUEST EST
A B C
ÉOCÈNE TERMINAL OLIGOCÈNE (- 30 Ma)
ÉOCÈNE TERMINAL OLIGOCÈNE (- 30 Ma)
OUEST EST
A B C
Document de référence