Transcript Chapitre I : caractéristiques de la croûte terrestre Rappel : la Terre

Terminale S
Chapitre I : caractéristiques de la croûte terrestre
Rappel : la Terre est constituée de plaques lithosphériques en mouvement sur l’asthénosphère.
Une plaque lithosphérique est constituée d’une part de la croûte en surface et d’autre part, du
manteau lithosphérique.
1/ La dualité : océan et continent
Pb : Pourquoi différencier croûte océanique et continentale ?
Voir TP croûte océanique / continentale
Croûte océanique (1ère S)
Roches
RMV : basalte en filon et
pillow lava
RMP : Gabbro
R sédimentaire : calcaire
Densité (pas unité)
2,9
Epaisseur de la croûte (en
km)
7
Altitude (en mètres)
Age
Evolution de l’âge
Paysages géologiques
Croûte continentale (Ter S)
RMP : Granite
R métamorphiques : gneiss
R sédimentaire : calcaire
2,8
35 ; jusqu’à 70 sous les
chaines de montagne
Très variable selon les reliefs :
plaine, plateau, colline, chaine
de montagne
Parfois très vieille : 4 milliards
d’années
En moyenne – 4500 dans les
plaines abyssales ; jusqu’à
-11 000 pour les fosses
Jeune : toujours inférieur à 200
millions d’années
De plus en plus vieilles en
Aucune relation géostructurale
s’éloignant de la dorsale
Plaine abyssale, dorsale, fosse
Plateau continental, plaine,
océanique
chaine de montagne
Tableau comparatif des 2 croûtes
Roches magmatiques = roches qui résultent de la solidification d’un magma lors de son
refroidissement. Deux catégories :
roches plutoniques = roches ayant cristallisé en profondeur (donc lentement), au sein de
la lithosphère (ex : granite, gabbro). Au microscope la structure est grenue.
Roches volcaniques = roches ayant cristallisé au moins en partie à la surface de la
lithosphère (donc rapidement) (ex : basalte). Au microscope la structure est microlithique.
Roches sédimentaires = roches formées à la surface de la Terre, et qui résultent soit :
de l’accumulation de particules arrachées à des roches préexistantes (ex : sables, grès,
argile, etc.)
de la précipitation de substances initialement dissoutes (ex : évaporites comme le gypse),
de l’accumulation de coquilles ou de tests d’organismes (ex : calcaires).
Ces roches sont disposées en strates et peuvent renfermer des fossiles.
L. Guérin
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Roches métamorphiques = roches qui résultent de la transformation à l’état solide de roches
préexistantes, sous l’action d’une modification de la température et/ou de la pression, avec
cristallisation de nouveaux minéraux : changement de la composition minéralogique mais
conservation de la composition chimique. A aucun moment la roche n’entre en fusion partielle. La
composition chimique reste la même mais la composition minéralogique change.
A/ Etude de l’âge
Pb : comment dater un granite, via la méthode des isotopes radioactifs ?
Voir TP datation granite
Un granite peut être daté par radiochronologie c’est à dire en suivant un isotope radioactif qui se
désintègre au cours du temps : le rubidium 87. Le géologue mesure 2 rapports isotopiques dans
différents minéraux du granite à dater : 87Sr/86Sr et 87Rb/86SR. En plaçant ces points sur un
graphique, on fait apparaître une droite isochrone :
Y
=
b
+
X
.
a
avec t = ln (a+1)/λ
λ = constante de désintégration du rubidium
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soit ln 2 / T avec T = 48,9 10 années
Info 1 : le rubidium 87 se désintègre en strontium 87
87
86
Info 2 : à t0 tous les minéraux possèdent le même rapport isotopique Sr/ Sr
87
86
Info 3 : tous les minéraux n’ont pas la même affinité pour le rubidium ; conséquence le rapport Rb/ Sr
à t0 est variable
Conséquence 1 : à t0 tous les minéraux (1, 2, 3, 4) sont alignés sur une droite horizontale.
Conséquence 2 : au cours du temps, chaque minéral « dérive » vers le haut et vers la gauche
Conséquence 3 : les 3 minéraux sont alignés sur une droite, l’isochrone. Son coefficient directeur (a) est
proportionnel à l’âge du granite.
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V
Age du plancher océanique généré par GeomapApp
NB : plus on s’éloigne de la dorsale et plus l’âge du plancher océanique est vieux.
B/ Etude des reliefs
1
2
1
3 4 5
2
3
4
6
5
6
Profil topo généré par GeomapApp
1 = dorsale
2 = plaine abyssale
3 = talus continental
4 = plateau continental
5 = plaine continentale
6 = chaine de montagne type collision
L. Guérin
= croûte océanique
= croûte continentale
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Pb : pourquoi la croûte océanique est-elle moins épaisse que la croûte continentale ?
Modèle de Airy de l’isostasie
La lithosphère rigide (croûte + manteau lithosphérique) est en équilibre au-dessus de
l’asthénosphère ductile (manteau asthénosphérique). Mais comme les croûtes continentale et
océanique n’ont pas les mêmes roches et donc les mêmes densités, l’épaisseur n’est pas la
même : 7 km pour la croûte océanique et 35 km pour la croûte continentale.
Schéma bilan lithosphère continentale – à
connaître
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Schéma bilan lithosphère océanique – à
connaître
Réalisés par Charlotte Hélias, première S
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2/ Une croûte continentale qui raccourcit au niveau des chaines de montagne
PLI
1 p 152
FAILLE INVERSE
2 p 152
FAILLE NORMALE
NAPPE DE CHARRIAGE
3 p 153
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Au niveau d’une chaine de montagne, il y a un mouvement de convergence (= compression) qui se
remarque sur le terrain par 4 types de structures géologiques :
Faille inverse – savoir schématiser !
Pli – savoir schématiser !
Nappe de charriage – savoir schématiser !
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3/ Une croûte continentale qui s’épaissit au niveau des chaines de montagne
Pb : comment déterminer la profondeur du Moho sous une chaine de montagne ?
Voir TP retard des ondes PMP et calcul du Moho
Dans une chaine de montagne la croûte continentale est très épaisse, jusqu’à 70 km soit le double
de la normale. En effet le relief observable en surface est associé à une racine crustale en
profondeur. Celle-ci compense la surcharge liée au relief suivant le concept de l’isostasie.
Epaisseur montagne : connue
d croûte continentale = 2.8
d manteau 3.3
Epaisseur croûte continentale : connue
Epaisseur racine = R ?
Si la croûte continentale a une épaisseur de 30km pour une densité de 2,8 quelle est l’épaisseur R
de la racine d’une montagne de 3 Km si la densité du manteau lithosphérique est de 3,3 ?
En équilibrant les masses verticales partant de l’altitude de la base de la racine avec et sans
montagne, on trouve :
d cc * (E cc + E montagne + E racine) = (d manteau * E racine) + (d cc * E cc)
2,8 * (30 + 3 + R) = (R * 3.3) + (30 * 2.8)
2,8 * (30 + 3 + R) = (R * 3.3) + (30 * 2.8)
0.5 *R = 2,8 * 3
R = 16,8 km ; on trouve donc pour un relief de 3 Km une racine crustale de 16,8 km soit une croûte
continentale épaisse de 3 + 30 + 16.8 = 49.8 km
Des roches qui en disent long : cet épaississement n’est pas sans conséquence sur les roches
de la croûte continentale. En effet certaines roches sont ainsi portées à plusieurs dizaines de
kilomètres de profondeur et se retrouvent dans des conditions particulières : forte pression et forte
température. Elles deviennent alors ductiles et sont capables de se déformer et développer des
figures d’aplatissement. On parle de roches métamorphiques.
Exemple : un granite peut se transformer en gneiss avec apparition d’un nouveau minéral, la
sillimanite.
La présence de sillimanite est riche en informations :
La sillimanite est un minéral de la famille des
silicates d’alumine, tout comme l’andalousite ou le
disthène, qui ont tous la même composition
chimique. La présence de sillimanite permet de
conclure que la roche a été enfouie à une grande
profondeur où la température était supérieure à
700°C et la pression relativement élevée (5 Kbar par
ex).
<< Diagramme P/T
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