TP11 : Les arguments pétrologiques de l’épaississement crustal

Des élèves de terminale S ont effectué un séjour géologique le long de la côte vendéenne. Ils ont observé plusieurs roches métamorphiques aux propriétés remarquables qui ont permis de démontrer l’existence à cet endroit d’une ancienne chaîne de montagne il y a 350Ma, la chaîne Hercynienne. La formation de cette chaîne de montagnes s’est accompagnée d’un épaississement de la croûte continentale (comme actuellement dans les Alpes, l’Himalaya etc.)

Problème : Comment à partir de l’observation macroscopique et microscopique de 3 roches, judicieusement choisies, peut-on démontrer l’épaississement crustal au niveau d’une chaîne de montagnes?

Documents ressources :

Le métamorphisme désigne l’ensemble des transformations subies par une roche (sédimentaire, magmatique ou métamorphique) sous l’effet de modifications des conditions de température, de pression, de la nature des fluides et, très rarement, de la composition chimique de la roche. Ces transformations, qui peuvent être minéralogiques, texturales, chimiques ou encore structurales, amènent à une réorganisation des éléments dans la roche et à une recristallisation des minéraux à l’état solide.

On distingue deux processus qui surviennent au cours du métamorphisme :

• Orientation de la roche (schistosité = formation de plans perpendiculaires à la contrainte, formant un litage dans la roche, foliation = arrangement des cristaux le long des plans de schistosité)
• Recristallisation sous la contrainte = Réactions chimiques à l’état solide entraînant la formation de minéraux stables aux nouvelles contraintes de pression et de température exercées sur la roche.

Dans les conditions élevées du métamorphisme, les minéraux peuvent se liquéfier (à des température et pression caractéristiques), on parle de fusion partielle de la roche.

Matériel disponible :

Echantillons de roches et de lames minces + appareil photo (webcam) + Microscope polarisant + loupe binoculaire + caméra numérique.

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Etape 1 : Concevoir un stratégie pour répondre au problème

Proposer un  choix de roches et d’indices à y observer permettant de démontrer l’existence d’un épaississement crustal au niveau d’une chaîne de montagnes.

Etape 2 : Mettre en œuvre un protocole pour obtenir des résultats exploitables

Observer chaque roche macroscopiquement et microscopiquement.

• Reconnaître et identifier les structures visibles dans les roches aux deux échelles.
• Reconnaître et identifier les minéraux visibles dans les roches aux deux échelles.

Etape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer

Créer un document à partir de photos numériques prises au microscope, à la loupe ou avec la webcam.

Etape 4 : Conclure en répondant au problème

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