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Le cycle orogénique alpin

Exercice 1

Le cycle orogénique alpin

1 h 20

7 points

Intérêt du sujet • Ce sujet de synthèse, avec document de référence, doit vous permettre, grâce à des indices chronologiques, d'identifier les principales étapes du cycle alpin.

 

Les Alpes constituent une chaîne de montagnes issue de la collision entre les plaques tectoniques européennes et africaines. Les différents épisodes de l'orogenèse ont pu être reconstitués grâce aux méthodes de chronologie relative et absolue.

En utilisant, quand c'est possible, des exemples tirés du document de référence, rappelez les méthodes de chronologie relative et absolue et reconstituez les principaux épisodes du cycle orogénique alpin.

Document de référence

Coupe géologique simplifiée des Alpes entre la France et l'Italie

svtT_2000_00_11C_01

Zoom

Dans cette zone, les gabbros des ophiolites ont été datés par la méthode 147Sm/143Nd (samarium/néodyme) donnant un âge de 198 ± 22 Ma (Jurassique inférieur).

Les sédiments du Trias au Crétacé ont été datés par l'étude des foraminifères (petits animaux planctoniques).

svtT_2000_00_11C_02

 

Les clés du sujet

Étape 1. Comprendre le sujet

Travaillez la consigne au brouillon pour bien cerner le sujet : identifiez le plan proposé dans la question.

Étape 2. Exploiter le document

Rappelez les principes de chronologie relative et absolue ; recherchez dans le document de référence des exemples permettant d'illustrer chaque type de chronologie. On peut utiliser les numéros du document pour y faire référence.

Listez les étapes principales d'un cycle orogénique et identifiez les indices à rechercher dans le document de référence.

Étape 3. Construire la réponse

Rédigez la réponse. L'introduction doit énoncer la problématique et le plan de résolution. Le développement, s'appuyant sur les étapes 2 et 3, prend la forme d'un argumentaire mêlant idées et exemples tirés du document de référence, quand c'est possible. Des schémas intégrés peuvent étayer la synthèse en apportant des précisions. La conclusion répond à la problématique et se termine par une ouverture.

Introduction

Les chaînes de montagnes, telles que les Alpes, représentent l'une des étapes d'un cycle orogénique, qui dure en moyenne 400 Ma. Comment établir la chronologie des différentes étapes d'un tel cycle orogénique ?

Nous rappellerons d'abord les méthodes de chronologie relative et absolue en géologie, puis nous reconstituerons les principales étapes du cycle alpin.

I. Les méthodes de chronologie relative et absolue

La chronologie relative des différentes structures visibles peut être reconstituée en utilisant la stratigraphie. Celle-ci repose sur plusieurs principes logiques :

le principe de superposition : dans le zoom, la couche sédimentaire du Crétacé­ recouvre celle du Jurassique, qui elle-même recouvre celle du Trias, ce qui signifie que les sédiments du Trias sont plus anciens que ceux du Jurassique, eux-mêmes plus anciens que ceux du Crétacé ;

le principe de recoupement : les plis affectent les sédiments charriés du Trias au Crétacé ; ces plis sont donc postérieurs à ces sédiments et à leur charriage sur le continent.

le principe d'inclusion : une structure incluse dans une autre est plus ancienne.

Le conseil de méthode

Aucun exemple d'inclusion évident n'est présenté dans le document de référence ; on peut éventuellement proposer un schéma personnel.

Autre principe, des couches possédant des fossiles stratigraphiques identiques sont contemporaines. Ceci a permis de dater les couches sédimentaires du Trias au Crétacé  : en effet, les foraminifères sont des microfossiles planctoniques, relativement abondants et pouvant évoluer rapidement ; ce sont donc d'excellents fossiles stratigraphiques, qui permettent d'établir des corrélations entre des sites plus ou moins éloignés.

Dans les roches magmatiques ou métamorphiques, la chronologie absolue consiste à dater la fermeture du système (la formation des minéraux). En effet, ces roches contiennent à l'état de trace des isotopes radioactifs, tels que 87Rb ou 147Sm. Une fois le système fermé, ces isotopes ne sont plus renouvelés : au fur et à mesure de leur désintégration, leur quantité diminue, tandis que la quantité de leurs éléments fils (87Sr ou 143Nd) augmente.

à noter

Dans les mailles cristallines, le rubidium peut parfois se substituer au sodium (Na) ou au potassium (K), car il appartient à la même famille d'éléments (les alcalins). La méthode 87Rb/87Sr n'est donc applicable qu'aux minéraux sodiques ou potassiques.

La mesure du rapport entre éléments fils et père (147Sm/143Nd) permet donc d'évaluer l'âge de la roche. Par cette technique, les ophiolites ont été datées du Jurassique inférieur.

II. Les étapes du cycle orogénique alpin

Le cycle alpin commence par la fracturation d'un continent, donnant naissance à un rift continental bordé par des marges passives. L'une de ces marges passives est visible sur le continent européen : il s'agit des blocs basculés recouverts de sédiments, déplacés les uns par rapport aux autres par des failles normales.

Le rift s'est progressivement agrandi et a donné naissance à une véritable dorsale océanique. En effet, la présence d'ophiolites , constituées de roches caractéristiques de la lithosphère océanique (péridotite, gabbro, basalte, sédiments océaniques) indique qu'un océan s'est mis en place dans la région au Jurassique inférieur, voire dès le Trias. La présence de sédiments marins du Trias au Crétacé indique que cet océan a vraisemblablement perduré jusqu'au Crétacé.

L'océan s'est ensuite refermé, probablement par subduction.

Le conseil de méthode

Les traces à rechercher, non présentes sur le document de référence, seraient des roches métamorphiques typiques d'une subduction (schistes bleus, éclogites) ou des roches volcaniques caractéristiques d'éruptions explosives (andésites, rhyolites).

Les continents sont alors entrés en collision. Celle-ci explique la présence de failles inverses , de nappes de charriage et de plis bien après le Crétacé. La compression a provoqué un empilement de portions de croûte, entraînant un épaississement de la croûte continentale et une surélévation des reliefs .

Les reliefs font alors immédiatement l'objet d'une érosion intense, entraînant le dépôt de roches sédimentaires datées de –35 à –5,5 Ma. In fine, l'ensemble de la chaîne sera aplani.

Conclusion

Les méthodes de chronologie permettent de reconstituer l'histoire mouvementée des Alpes, de l'ancien océan alpin à sa disparition, jusqu'à la collision continentale. On n'observe cependant aucune roche volcanique typique d'une subduction : a-t-on mal cherché ? Cette subduction était-elle particulière ?

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