Structure de la Terre et chaînes de montagnes

Merci !

Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Le domaine continental et sa dynamique
Type : Restitution des connaissances | Année : 2014 | Académie : Amérique du Sud
Corpus Corpus 1
Structure de la Terre et chaînes de montagnes

Le domaine continental et sa dynamique

svtT_1411_03_06C

Ens. spécifique

21

Amérique du Sud • Novembre 2014

restitution des connaissances • 8 points

Le texte suivant est extrait d’un manuel scolaire de géologie édité en 1907 et destiné aux élèves de seconde (Conférences de géologie, Marcellin Boule, professeur au Muséum d’histoire naturelle de Paris) :

« La Terre […] fut d’abord entourée d’une atmosphère contenant, à l’état de vapeur, toute l’eau des océans […]. Les vapeurs de l’atmosphère ne tardèrent pas à se condenser et à se précipiter sur Terre, qu’elles recouvrirent d’un océan sans rivages (fig.1).

En se refroidissant, le noyau central en fusion se contractait peu à peu. À un certain moment, ce noyau se trouva trop petit pour l’écorce (la croûte terrestre) qu’il devait supporter, et cette écorce, manquant de point d’appui, s’infléchit, se rida, se plissa ; le résultat fut la formation d’un certain nombre de saillies et de dépressions. La mer se retira dans les régions basses ou effondrées, tandis que les parties hautes ou surélevées formèrent les premiers continents et les premières montagnes (fig. 2). »


 

Les deux questions suivantes sont indépendantes l’une de l’autre.

Question 1 (3 points)

En 1907, on pensait donc que l’intégralité de la croûte s’était formée aux premiers âges de la Terre et qu’il n’y avait eu, depuis, ni production de croûte supplémentaire ni disparition de la croûte originelle. On supposait aussi que l’ensemble de la croûte avait une épaisseur et une composition uniformes.

> Montrez comment les connaissances actuelles sur la croûte terrestre permettent d’invalider le modèle proposé en 1907.

Le candidat présentera deux arguments, au choix, permettant d’invalider ce modèle.

Question 2 (5 points)

> Décrivez les différentes étapes qui mènent à la formation d’une chaîne de montagnes de collision, telle que les Alpes ou l’Himalaya. Pour chaque étape, présentez les indices qui témoignent du processus géologique.

Le magmatisme n’est pas attendu dans la réponse.

Votre travail :

– consistera en un texte ne comportant ni introduction, ni conclusion ;

– présentera plusieurs schémas simples, légendés et titrés ;

– intégrera les 4 images fournies ci-après. Aucune analyse d’image n’est attendue.

Le candidat fera uniquement référence à chacune des 4 images pour illustrer son propos.

 Documents

Image 1. Couches de sédiments dans les Alpes suisses


 

D’après Alpes, l’art et la matière, Bernhard Edmaier, éditions Glénat

Image 2. Massif du Chenaillet, Alpes françaises


 

Image 3. Fossile de corail, Alpes autrichiennes


 

N.B : les coraux sont des organismes strictement marins.

D’après Alpes, l’art et la matière, Bernhard Edmaier, éditions Glénat

Image 4. Coupe montrant l’épaisseur de la croûte dans les Alpes franco-italiennes


 
Les clés du sujet

Comprendre le sujet

Il s’agit d’un sujet original pour une question de type I dans le sens où il est constitué de deux parties et qu’il n’est pas demandé de rédiger d’introduction ni de conclusion.

Question 1

  • La question posée n’implique pas l’exploitation du texte tiré d’un manuel scolaire ni de l’illustration qui l’accompagne.
  • Les quelques lignes situées immédiatement après la partie introductive résument les idées essentielles extraites du modèle de 1907, qu’il s’agit de critiquer à l’aide de vos connaissances.
  • Ces quelques lignes expriment deux idées essentielles que vos connaissances doivent vous permettre d’invalider.

Question 2

  • La question porte sur la formation des chaînes de collision, leur érosion n’est donc pas impliquée dans le devoir.
  • Il faut veiller à bien distinguer les étapes en dégageant les caractéristiques essentielles de chacune d’elles, en les illustrant avec des schémas et les images qui s’y rapportent.

Mobiliser ses connaissances

  • Les chaînes de montagnes présentent souvent les traces d’un domaine océanique disparu (ophiolites) et d’anciennes marges continentales passives.
  • La « suture » de matériaux océaniques résulte de l’affrontement de deux lithosphères continentales (collision).
  • Tandis que l’essentiel de la lithosphère continentale continue de subducter, la partie supérieure de la croûte s’épaissit par empilement de nappes dans la zone de contact entre les deux plaques.
Corrigé
Corrigé

Question 1

Premier argument : la non-uniformité de la croûte

  • Le modèle de 1907 supposait que « l’ensemble de la croûte terrestre a une épaisseur et une compositionuniformes ».
  • Actuellement, on reconnaît deux croûtes d’épaisseur et de composition différentes : la croûte océanique et la croûte continentale.
  • La croûte océanique : de 7 km d’épaisseur en moyenne, elle est constituée, sous les sédiments, d’une couche de basaltes en coussins (1 à 2 km d’épaisseur) surmontant une couche de gabbros (5 à 6 km d’épaisseur).
  • Basaltes et gabbros sont deux roches magmatiques. L’une, le basalte, est volcanique à structure microlithique, l’autre, le gabbro, est plutonique à structure grenue et de même composition minéralogique que le basalte. La composition minéralogique de la croûte océanique est donc celle du basalte.
  • La croûte continentale est plus épaisse que la croûte océanique (30 km en moyenne) et peut atteindre jusqu’à 60 km sous les chaînes de montagnes récentes, où elle forme la racine crustale.
  • La croûte continentale est plus hétérogène. Sous une couche sédimentaire d’épaisseur variable, se trouve le socle, essentiellement formé de roches ayant globalement la composition du granite et du gneiss (quartz, feldspaths et micas). Le granite est une roche magmatique plutonique et le gneiss une roche métamorphique.

Deuxième argument : production et disposition de la croûte

  • Le modèle de 1907 affirmait que « l’intégralité de la croûte s’était formée aux premiers âges de la Terre, et qu’il n’y avait eu depuis ni production de croûte supplémentaire ni disparition de la croûte originelle. »
  • Actuellement, on sait que de la croûte océanique se forme sans cesse à l’axe des dorsales et disparaît au niveau des zones de subduction.
  • En outre, des matériaux de la croûte continentale se forment au niveau de ces zones de subduction (granodiorites, andésites).

Question 2

Le domaine continental à l’origine d'une chaîne de collision a la structure représentée figure a.


 

 

La formation d’une chaîne de montagnes par collision comprend plusieurs phases :

  • Une phase de fracturation d’un continent (figure a) aboutissant à l’ouverture d’un domaine océanique limité par les marges passives des deux continents résultant de la fracture. L’image 3 témoigne de l’existence d’une mer peu profonde, compatible avec la survie de coraux, liée à cette fracturation.
  • Une phase d’expansion océanique (figure b) due à l’activité d’une dorsale. La succession de basaltes et de gabbros de l’image 2, caractéristique de la croûte océanique, est le témoin de cette phase océanique des Alpes françaises.
  • Une phase de subduction (figure c) se traduisant par la disparition de la lithosphère océanique.
  • Une phase de collision (figures d et e) liée à la disparition de la lithosphère océanique, ce qui entraîne la collision des deux lithosphères continentales. L’une tend à subducter sous l’autre, sa croûte se débite en écailles qui se superposent et la couverture sédimentaire subit des déformations en compression.

Il en résulte un raccourcissementet un épaississement de cette croûte continentale. L’image 1 illustre les déformations de la couverture sédimentaire et l’image 4 traduit l’épaississement du socle.