Les pénitents des Mées

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Le domaine continental et sa dynamique
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2016 | Académie : Asie

 

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Asie • Juin 2016

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 2 • 5 points

Les Pénitents des Mées

À proximité du village des Mées, dans les Alpes-de-Haute-Provence, existe un site géologique très particulier constitué de colonnes rocheuses nommées « les Pénitents » en raison de leurs silhouettes faisant penser, selon la légende, à une procession de moines pétrifiés.

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Ph © Franck Charton/hemis.fr

À partir de l’exploitation des documents proposés et de vos connaissances, montrez comment les roches de ce site témoignent des processus géologiques responsables de la formation puis de la disparition d’une chaîne de montagnes.

document 1 Situation géographique des Mées et carte géologique simplifiée des Alpes

Les Alpes sont une chaîne de montagnes issue de la collision de deux lithosphères continentales.

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document 2 L’affleurement des Mées

Les Pénitents des Mées forment un alignement de colonnes rocheuses d’environ 2,5 km et de plusieurs dizaines de mètres de haut.

Un sondage a montré que cette formation appartient à un très vaste ensemble sédimentaire de plus de 800 m d’épaisseur.

a. Le conglomérat des Mées

Les Pénitents sont constitués d’un conglomérat, une roche détritique (issue de la dégradation d’autres roches) composée de galets liés entre eux par un ciment naturel.

La forme arrondie de ces galets suggère une usure lente liée à un transport par l’eau d’un fleuve ou d’une rivière.

L’âge de cette formation géologique est estimé au Miocène (Messinien) à la fin de l’ère Tertiaire.

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Photographie du conglomérat des Mées

b. Détail des galets

L’inventaire des galets montre des roches très variées : une grande majorité de ces galets est d’origine sédimentaire (calcaires, grès…) mais on retrouve aussi en plus faible quantité des galets de nature magmatique et métamorphique.

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Photographie d’un galet de gabbro

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Photographie d’un galet de métagabbro

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Photographie d’un galet de gneiss

Ce gneiss est un granite métamorphisé sous l’effet de l’augmentation des conditions de pression-température.

document 3 Diagramme pression-température et champ de stabilité de certains minéraux du gabbro et des métagabbros

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D’après svt.ac-dijon.fr/schemassvt

document 4 Échelle des temps géologiques au cours de l’ère Tertiaire

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Les clés du sujet

Comprendre le sujet

Le sujet consiste à exploiter des données sur le conglomérat des Mées pour retrouver des épisodes de la formation de la chaîne alpine (chaîne de collision). Vous devez utiliser les documents fournis en ayant en tête vos connaissances sur les étapes de la formation d’une chaîne de collision.

Le sujet implique d’envisager non seulement des processus géologiques responsables de la formation de la chaîne, mais aussi ceux en jeu dans la disparition des reliefs d’une chaîne de montagnes, sans pour cela les développer exagérément en récitant votre cours.

Mobiliser ses connaissances

Les chaînes de montagnes présentent souvent les traces d’un domaine océanique disparu (ophiolites). La « suture » de matériaux océaniques résulte de l’affrontement de deux lithosphères continentales (collision). Altération et érosion contribuent à l’effacement des reliefs. Les produits du démantèlement sont transportés sous forme solide ou soluble, le plus souvent par l’eau, jusqu’en des lieux plus ou moins éloignés où ils se déposent (sédimentation).

Corrigé

Corrigé

Introduction

Les Pénitents des Mées sont des colonnes rocheuses constituées d’un conglomérat formé de galets liés par un ciment (document 2). De formation récente (< - 7 000 000 d’années, documents 2a et 4) leurs galets proviennent du démantèlement de la chaîne alpine.

Ils permettent d’envisager les mécanismes qui sont la cause de cette érosion. D’autre part, l’analyse de ces galets apporte des données sur les processus géologiques responsables de la formation de cette chaîne.

I. Des galets indices d’une histoire océanique des Alpes

A. Les galets de gabbro (document 2b)

Nature : le gabbro est une roche entièrement cristallisée formée par l’association de minéraux (pyroxènes et plagioclases). C’est une roche magmatique.

Provenance : sur la carte géologique (document 1), on constate l’absence d’affleurement de gabbros mais la présence d’affleurements d’ophiolites. Les gabbros peuvent provenir de ces ophiolites qui sont des lambeaux de lithosphère océanique charriés sur la lithosphère continentale. En effet, cette lithosphère océanique est constituée de basaltes et de gabbros de la croûte océanique reposant sur des péridotites du manteau.

Ces ophiolites révèlent qu’il existait un océan à l’emplacement des Alpes.

B. Les galets de métagabbro

Comme le galet de gabbro, celui de métagabbro est formé d’une association des mêmes minéraux (pyroxènes et plagioclases) auxquels s’ajoutent des cristaux de glaucophane.

Le document 3 indique que l’association feldspath, glaucophane et pyroxène résiduel est stable à des profondeurs comprises entre 20 et 35 km et à des températures comprises entre 50 et 400 °C. Le métagabbro, comme son nom l’indique, provient du métamorphisme d’un gabbro.

La croûte océanique n’ayant que quelques kilomètres d’épaisseur, cela signifie que les gabbros de la lithosphère océanique ont été entraînés en profondeur (20 à 30 km) et sont devenus des métagabbros. C’est l’indice d’une subduction de la lithosphère océanique qui a conduit à la fermeture de l’océan alpin.

Ces métagabbros se retrouvent en surface alors qu’ils se sont formés à grande profondeur. Ils ont été ramenés en surface au cours de la collision des deux lithosphères continentales que séparait l’océan alpin.

II. Les galets de gneiss témoins d’une collision

Le gneiss est une roche caractéristique du socle d’une croûte continentale. Les galets des Mées doivent donc provenir d’un tel socle. La croûte continentale affleure (document 1) sous la forme de massifs constitués de roches du socle.

Le document 2b indique que le gneiss est un granite métamorphisé. Alors que gneiss et granite sont constitués des mêmes minéraux (quartz, feldspaths et micas), leurs structures diffèrent. Les minéraux du granite sont disposés sans orientation préférentielle alors que ceux du gneiss forment des lits clairs de quartz-feldspaths alternant avec des lits micacés sombres.

Le passage de la structure du granite à celle du gneiss résulte d’un métamorphisme lié à l’augmentation des conditions de température et de pression. Ces conditions impliquent un épaississement de la croûte continentale à la suite de la superposition d’écailles de socle au cours de la collision.

Info

Contrairement aux gabbros et métagabbros des galets, ce gneiss ne s’est pas formé au cours de la collision ayant donné naissance à la chaîne alpine, mais au cours de la collision hercynienne qui a conduit à la chaîne hercynienne, socle des massifs cristallins alpins.

III. La disparition des reliefs

Les galets proviennent de formations rocheuses appartenant à la chaîne alpine. Ils témoignent d’une fragmentation des ophiolites et des massifs cristallins et résultent donc d’une érosion mécanique.

Ces fragments ont ensuite été transportés. Leur forme arrondie suggère une usure liée à un transport par l’eau d’une rivière, sans doute la Durance ancienne.

Ces galets se sont déposés dans un bassin sédimentaire au niveau des Mées, jusqu’à donner une formation sédimentaire de 800 m d’épaisseur. Le dépôt de ces galets s’est accompagné de celui de matériaux plus fins (précipitation de calcaires transportés sous forme soluble, particules argileuses…) ayant soudé les galets entre eux pour constituer le conglomérat.

Bilan

Les galets de gabbro et de métagabbro sont les témoins de l’histoire océanique de la chaîne des Alpes, histoire qui se termine par la collision de deux lithosphères continentales.

Le document 4 indique que les conglomérats des Mées, d’âge messinien, se sont formés durant la dernière période de la formation des Alpes, liée à la collision. Érosion, transport et sédimentation contribuent à la disparition des reliefs au cours de la formation de la chaîne.

Les reliefs des Pénitents des Mées résultent eux-mêmes de l’érosion du conglomérat après sa formation. La destruction de la chaîne est toujours en cours.