Annale corrigée Pratique du raisonnement scientifique 1

Reconstitution d'une histoire géologique

Exercice 2 • Sujet zéro 2020

Reconstitution d'une histoire géologique

1 h 30

7 points

Intérêt du sujet • Ce sujet a été retenu dans l'Annabac car il permet de bien voir la différence dans la façon d'exploiter un document selon qu'on traite un exercice 1 ou 2. En effet, ce sujet repose en grande partie sur le même document que celui fourni dans le sujet précédent.

 

Reconstituer l'histoire géologique de cet affleurement du Briovérien au Jurassique.

Vous organiserez votre réponse selon la démarche de votre choix à condition qu'elle intègre des données des documents et les connaissances utiles.

DOCUMENT 1Coupe géologique effectuée à partir de la carte géologique de Falaise

Falaise est une commune située dans le département du Calvados, en région Normandie.

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Tableau de 9 lignes, 3 colonnes ;Tetière de 1 lignes ;Ligne 1 : Légende des formations de la carte;Nature des formations;Caractéristiques des formations;Corps du tableau de 8 lignes ;Ligne 1 : J; Jurassique; Sédiments calcaires marins; Ligne 2 : O4; Formation du grès de May (Ordovicien moyen); Sédimentation en milieu peu profond; Ligne 3 : O3; Formation des schistes d'Urville (Ordovicien inférieur); Formations marines profondes; Ligne 4 : O2; Formation du grès armoricain (Ordovicien inférieur); Formations marines littorales; Ligne 5 : k3; Formation des schistes violacés (Cambrien inférieur); Formations marines traduisant un recul de l'océan; Ligne 6 : k2; Calcaire à Rosnaiella1 du Cambrien inférieur; Calcaire marin traduisant des formations marines littorales; Ligne 7 : k1; Formation de conglomérats du Cambrien inférieur; Conglomérats de démantèlement de la chaîne cadomienne; Ligne 8 : b2; Terrains briovériens; Terrains intensément plissés suite à l'orogenèse cadomienne (–750 Ma à –540 Ma);

1 Les Rosnaiella appartiennent à un groupe d'animaux disparus à la fin du Cambrien et qui étaient des constructeurs de récifs.

DOCUMENT 2Échelle simplifiée des temps géologiques

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Les clés du sujet

Étape 1. Comprendre le sujet

Reconstituer une « histoire géologique » implique une dimension temporelle. Il faut d'abord identifier les phénomènes géologiques ayant affecté la région de Falaise à partir des traces observables actuellement, puis les situer chronologiquement les uns par rapport aux autres en faisant appel aux principes de la chronologie relative.

Vous devez être capable d'identifier les discordances angulaires, qui sont les marqueurs d'évènements géologiques majeurs. N'oubliez pas d'exploiter les informations fournies par la nature des roches.

Étape 2. Exploiter les documents

Le document 1 montre deux discordances. La plus ancienne sépare les terrains du Briovérien de la série sédimentaire des terrains cambriens et ordoviciens. La deuxième sépare les terrains jurassiques de ceux du Cambrien et de l'Ordovicien.

Le document 2 n'est pas à exploiter pour lui-même. Il aide à situer dans l'histoire de la Terre les événements majeurs inscrits dans la région de Falaise.

Étape 3. Construire la réponse

L'analyse du document 1 conduit à un plan en trois parties.

Tableau de 4 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 4 lignes ;Ligne 1 : I. Le socle protérozoïque de la région de Falaise et la discordance cadomienne; Situez dans le temps les terrains briovériens et précisez l'importance de leur répartition spatiale.Identifiez la discordance cadomienne.Précisez l'événement géologique dont cette discordance est le marqueur.; Ligne 2 : II. Les terrains paléozoïques de la région de Falaise; Caractérisez la sédimentation au Cambrien et à l'Ordovicien.Précisez la chronologie des déformations des terrains paléozoïques.; Ligne 3 : III. Une seconde discordance, témoin d'une orogenèse; Identifiez sur la coupe la seconde discordance.Précisez l'événement géologique dont cette discordance est le marqueur.Enfin, datez cette discordance.; Ligne 4 : Conclusion; Résumez les grandes étapes de l'histoire géologique de la région de Falaise.;

Introduction

La coupe géologique déduite de la carte de Falaise renseigne sur les différents types de terrains affleurant dans cette région, les déformations qui les affectent ainsi que sur leur disposition les uns par rapport aux autres. Ces informations permettent de reconstituer la succession des phénomènes géologiques ayant affecté cette région.

Pour établir l'histoire géologique de la région de Falaise, nous appliquerons les principes de la chronologie relative et nous nous aiderons des informations données par la légende de la carte géologique de Falaise, mises en relation avec l'histoire géologique de la Terre.

Le secret de fabrication

Contrairement à ce qui a été fait dans le corrigé du sujet précédent, il faut partir ici des informations apportées par le document 1, puis utiliser le ou les principes appropriés pour établir la succession des évènements.

I. Le socle protérozoïque de la région de Falaise et la discordance cadomienne

Les terrains briovériens affleurent dans la partie gauche de la coupe (vers le sud). Plus au nord, ils sont recouverts par les terrains sédimentaires du Cambrien et de l'Ordovicien. D'après le principe de superposition, ces terrains briovériens sont les plus anciens de la région. Ils en constituent le socle. Ils sont fortement plissés et ont donc été déformés au cours d'une orogenèse.

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Un socle, souvent qualifié de « cristallin », désigne un ensemble rocheux composé de roches métamorphiques ou magmatiques plissées puis érodées, « pénéplanées », formées au cours d'une ou plusieurs orogenèses.

La coupe géologique montre que les terrains cambriens et ordoviciens sont plissés, mais que ces plissements sont tout à fait distincts des plis affectant les terrains briovériens. La surface de contact entre les terrains briovériens et les conglomérats de la base du Cambrien est une discordance angulaire. Celle-ci traduit une histoire. Les terrains mis en relief par l'orogenèse cadomienne ont été érodés, et la région a été le siège de nouveaux épisodes sédimentaires au-dessus des terrains briovériens plissés ayant résisté à l'érosion.

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L'orogenèse est l'ensemble des phénomènes qui contribuent à former une chaîne de montagnes.

II. Les terrains paléozoïques de la région de Falaise

A. Caractéristiques de la sédimentation

La légende du document 1 indique que la première formation reposant au-dessus du briovérien est celle des conglomérats. Ceux-ci sont des roches sédimentaires détritiques où des galets sont emballés dans une matrice plus ou moins argileuse. Ces galets sont des fragments de roches briovériennes. Cette sédimentation traduit le démantèlement de la chaîne cadomienne. D'après le principe d'inclusion, les galets sont plus anciens que le ciment qui les emballe. Ce dernier est constitué par les sédiments déposés au cours de l'invasion marine de terres autrefois émergées.

Au-dessus des conglomérats, se trouvent des formations sédimentaires dont la légende indique qu'elles sont marines. Cela indique que la région a alors été recouverte par une mer de type plateau continental. Durant cette phase sédimentaire, on peut noter des fluctuations dans le niveau marin. Ainsi, au Cambrien inférieur, les schistes violacés traduisent un épisode de régression marine, tandis que la formation du grès armoricain puis celle des schistes d'Urville témoignent d'une transgression.

B. Les déformations des terrains paléozoïques

Les sédiments à l'origine des formations sédimentaires du Cambrien et de l'Ordovicien se sont déposés quasi horizontalement. La coupe montre que les formations sédimentaires qui en dérivent sont plissées. Leurs déformations, bien visibles en suivant la couche des conglomérats, dessinent un synclinal (pli en creux) prolongé vers le nord d'un anticlinal. Suivant le principe de recoupement, les plissements sont postérieurs au dépôt des sédiments, et plus précisément postérieurs à la formation de la couche la plus récente plissée. Il s'agit de la couche du grès de May de l'Ordovicien moyen.

Les plissements de ces formations traduisent la formation d'une chaîne de montagnes, donc une deuxième orogenèse.

Le secret de fabrication

Il est bon d'indiquer le principe de chronologie relative qu'on utilise. Ainsi, on a fait appel, successivement, aux principes de superposition, d'inclusion, de recoupement.

Les terrains cambriens et ordoviciens sont non seulement plissés mais aussi faillés. Les failles visibles sur la coupe affectent toute la série sédimentaire. Elles sont donc postérieures à la dernière couche affectée, celle du grès de May. Les failles affectent aussi les plis et sont aussi postérieures aux plissements. Elles traduisent la poursuite des phénomènes tectoniques de cette deuxième orogenèse, à la fin de l'Ordovicien.

III. Une seconde discordance, témoin d'une orogenèse

Les terrains sédimentaires les plus récents visibles sur la coupe sont les calcaires jurassiques. Le document 2 indique qu'ils appartiennent à l'ère mésozoïque. Ils sont disposés horizontalement et recoupent dans la région nord de la coupe toutes les formations paléozoïques. Leur contact avec ces formations traduit une discordance qu'on interprète comme on a interprété la discordance cadomienne : l'érosion et la disparition des reliefs formés au Paléozoïque, puis le dépôt en discordance de sédiments suite à l'envahissement par l'océan de la région aplanie.

Cette discordance révèle donc un nouvel épisode d'orogenèse après celui de l'orogenèse cadomienne. Avec les seules indications de la coupe, on peut seulement dire que cette orogenèse est postérieure à la formation paléozoïque du grès de May et antérieure à la formation des calcaires jurassiques, qu'elle n'affecte pas.

Le document 2 indique l'existence de deux orogenèses à l'échelle mondiale durant le Paléozoïque : l'orogenèse calédonienne et l'orogenèse hercynienne. La première a lieu durant le Silurien et la seconde durant le Carbonifère. Comme il n'existe pas de terrains paléozoïques postérieurs à l'Ordovicien à Falaise, il n'y a pas d'argument précis pour dire quelle est l'orogenèse qui a plissé les terrains cambriens et ordoviciens.

à noter

Des observations complémentaires, dans d'autres régions du Massif ­armoricain, permettent ­d'affirmer qu'il s'agit de l'orogenèse h­ercynienne.

Conclusion

L'ensemble des affleurements de la coupe géologique de Falaise ­permet de reconstituer une histoire géologique caractérisée par deux phases de ­plissement, donc deux orogenèses, séparées par la mise en place d'une mer continentale.

La première orogenèse est postérieure au dépôt des sédiments briovériens et antérieure à celui des conglomérats cambriens. C'est l'orogenèse cadomienne. Elle a eu lieu durant le Protérozoïque. Les formations briovériennes plissées constituent le socle de la région.

La seconde orogenèse est postérieure au dépôt des sédiments cambriens et ordoviciens, et antérieure au dépôt des sédiments jurassiques. Elle ne peut pas être datée plus précisément à Falaise.

Ainsi, les traces tectoniques et sédimentaires de la coupe géologique de Falaise révèlent une histoire géologique de plusieurs centaines de millions d'années marquée par deux orogenèses successives.

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