ANNALES des sujets du BAC- Thème IB – Le domaine et sa dynamique

2- La formation d’une chaîne de montagnes

Partie 1 (8 points)

Amérique du sud 2014

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.

Montrer 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)

Décrire 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, présenter 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 (voir l’annexe 1). Aucune analyse d’image n’est attendue.

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

Image 1 : couches de sédiments dans les Alpes suisses

(D’après Bernhard Edmaier, Alpes, l’art et la matière, éd.

Glénat)

Image 2 : massif du Chenaillet, Alpes françaises

(D’après une photographie de lycéens)

Image 3 : fossile de corail, Alpes autrichiennes

(D’après Bernhard Edmaier, Alpes, l’art et la matière, éd.

Glénat)

N.B : les coraux sont des organismes strictement marins

Image 4 : coupe montrant l’épaisseur de la croûte dans les Alpes franco-italiennes

Partie II exercice 1 (3 points)

Sujet « zéro » exemple 3

On s’intéresse aux compositions minéralogiques des roches présentes dans une zone de subduction et au moteur de la

subduction (document de référence).

Document de référence : Coupe schématique dans une zone de subduction

On cherche à comprendre certains mécanismes en jeu dans les zones de subductions en exploitant les données présentées dans les documents suivants. Cochez la proposition exacte pour chaque question sur la feuille annexe.

Document 1 : Composition minéralogique d’un gabbro en fonction des conditions de pression et de température En laboratoire, on soumet des échantillons de gabbros à des conditions de pression et de température variables.Les résultats sont présentés sur le graphique ci-dessous. On rappelle que le gabbro, lorsqu’il se forme, contient presque exclusivement des plagioclases et du pyroxène Deux réactions du métamorphisme engendrées par une augmentation de pression : • Plagioclase + chlorite* + actinote* → glaucophane + eau • Plagioclase + glaucophane → grenat + jadéite + eau *chlorite et actinote sont des minéraux hydratés.

Document 2 : Densités de quelques roches rencontrées dans une zone de subduction

Document 3 : Quelques caractéristiques de la lithosphère et de l’asthénosphère

Les masses de la lithosphère océanique et de l’asthénosphère sont établies pour une colonne de surface égale à 1m2.

Question 1. Un métagabbrode la croûte océanique prélevé par forage au point A (voir document de référence), très loin de l’axe

de la dorsale, contient les assortiments de minéraux suivants …

Plagioclases + chlorites + actinotes

Plagioclases + glaucophanes

Glaucophanes + jadéites

Grenats + jadéites + glaucophanes

Question 2. Un métagabbro à plagioclase et glaucophane soumis à une augmentation de pression, à température constante,

acquiert de la …

jadéite et s’enrichit en eau

jadéite et libère de l’eau

chlorite et libère de l’eau

chlorite et s’enrichit en eau

Question 3. On considère les roches suivantes : (A) métagabbro à chorite et actinote ; (B) Gabbro à plagioclases et pyroxènes ;

(C) métagabbro à glaucophane et plagioclases ; (D) métagabbro à grenats et jadéite ; (E) péridotite Le classement de ces roches

par ordre de densités croissantes est :

E< A<B<C<D

B<A<C<D<E

E<B<A<C<D

B<E<A<C<D

Question 4. Le point à partir duquel la lithosphère océanique peut commencer à s’enfoncer dans l’asthénosphère peut être

établi en comparant…

l’épaisseur de la croûte et celle du manteau

l’âge de la croûte et celui du manteau

la masse d’une colonne de lithosphère et celle d’une colonne d’asthénosphère (de même surface)

l’épaisseur de la lithosphère et celle de l’asthénosphère

Question 5. L’âge exprimé en millions d’années, à partir duquel la lithosphère océanique disparaît en s’enfonçant dans

l’asthénosphère est…

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Métropole 2014

On recherche dans les différentes structures de la chaîne alpine des éléments qui permettent de comprendre sa formation.

Les résultats des études sismiques effectuées dans les Alpes sont regroupés dans la coupe schématique ci-dessous.

À partir de l’étude du document, cocher la bonne réponse dans chaque série de propositions du QCM et rendre la feuille

annexe avec la copie.

Document :

D’après profil ECORS

QCM : à partir des informations extraites du document, cocher la bonne réponse, pour chaque série de propositions.

1- La croûte continentale est fracturée. Les différents compartiments se sont déplacés les uns par rapport aux autres selon :

☐ un mouvement le long d’une faille normale associé à une compression

☐ un mouvement le long d’une faille normale associé à une distension

☐ un mouvement le long d’une faille inverse associé à une compression

☐ un mouvement le long d’une faille inverse associé à une distension

2- L'épaississement de la croûte continentale est lié à :

☐ la formation d’une racine crustale et d’un relief constitué de sédiments plissés charriés

☐ la disparition d’une racine crustale et d’un relief constitué de sédiments plissés charriés

☐ la formation d’une racine crustale et d’un relief constitué de sédiments non déformés

☐ la disparition d’une racine crustale et d’un relief constitué de sédiments non déformés

3- Les ophiolites sont :

☐ les traces d’une lithosphère océanique formée au préalable dans un contexte de convergence

☐ les traces d’une lithosphère continentale formée au préalable dans un contexte de convergence

☐ les traces d’une lithosphère océanique formée au préalable dans un contexte de divergence

☐ les traces d’une lithosphère continentale formée au préalable dans un contexte de divergence

4- Les blocs basculés associés à des sédiments prouvent la présence, avant la formation de la chaine de montagne :

☐ d'une ancienne marge passive associée à une divergence

☐ d'une ancienne marge passive associée à une convergence

☐ d'une ancienne marge active associée à une divergence

☐ d'une ancienne marge active associée à une convergence

5- Les sédiments d'érosion présent sur la coupe montrent :

☐ que la disparition des reliefs avait déjà débuté il y a -35 Ma.

☐ que la disparition des reliefs a débuté il y a -5,3 Ma.

☐ que la disparition des reliefs a cessé dès -35 Ma.

☐ que la disparition des reliefs a cessé dès -5,3 Ma.

Liban 2016

On s’intéresse à la forte activité géologique au niveau du Japon.

À partir de l’étude des documents, cocher la bonne réponse dans chaque série de propositions du QCM qui suit et remettre la

feuille ANNEXE de la page 4/6 avec la copie.

Document 1 : Sismicité et volcanisme au Japon

Document 2 : Modèle d’isothermes au niveau du Japon

D’après SVT 1ère S, D. Baude et Y. Jusserand, 2011

QCM (3 points)

À partir de la lecture des documents, cocher la bonne réponse, pour chaque série de propositions :

1 – Les séismes au niveau du Japon :

☐ sont d’autant moins profonds qu’on s’éloigne de la fosse,

☐ sont d’autant plus profonds qu’on s’éloigne de la fosse,

☐ sont tous à la même profondeur,

☐ sont d’autant plus profonds que la bathymétrie augmente.

2 – Dans cette subduction :

☐ la plaque Eurasie s’enfonce sous la plaque Pacifique,

☐ la plaque Pacifique s’enfonce sous la plaque Eurasie,

☐ les deux plaques s’enfoncent,

☐ la plaque Pacifique chevauche la plaque Eurasie.

3 – Dans cette subduction, on observe :

☐ une anomalie thermique positive au niveau de la fosse,

☐ une anomalie thermique négative au niveau de la fosse,

☐ une anomalie thermique négative au niveau de la chaîne volcanique,

☐ aucune anomalie thermique au niveau de la fosse.

Partie II – exercice 2 (5 points)

Sujet « zéro » exemple 1

On cherche à montrer comment des données de terrain peuvent permettre de comprendre des évènements géologiques

anciens.

Document de référence : Carte simplifiée des Alpes

Document 1

Les basaltes supérieurs sont âgés de 100 millions d’années

Les plus vieux sédiments océaniques (non figurés sur la coupe) qui surmontent les basaltes ont 65 millions d’années

Source : "Comprendre et enseigner la planète terre", Caron et al, Ophrys

Document 2 : Domaines de stabilité de quelques associations de minéraux de la croûte océanique

Remarque : les transformations minérales étant très lentes, des minéraux formés dans un domaine de température et pression

donné peuvent être encore présents même si la roche n’est plus dans ce domaine (minéraux reliques).

Source : Centre Briançonnais de Géologie Alpine

Document 3 : Observation microscopique d'un métagabbro du Mont Viso (Alpes italiennes) et son schéma interprétatif.

Document 4 : Rochers de Leschaux dans les Alpes (Massifs des Bornes, Haute Savoie, Nord de Grenoble) et croquis

d'interprétation.

(Crédit photographique : Christian NICOLLET / UBP Clermont-Ferrand)

Cinf 1 et Cinf2 : couches datées du Crétacé inférieur.

Cinf 1 est une couche plus ancienne que Cinf2. Elle est constituée d'épaisses masses de calcaires blancs à Rudistes et

Orbitolinidés (mollusques et foraminifères marins fossiles).

Vous avez effectué une excursion géologique dans les Alpes et rapporté des échantillons et des photographies. En vous appuyant sur ces données de terrain et d’autres informations présentes dans le dossier, rédigez un compte rendu de votre excursion, illustré par un ou plusieurs schémas, et pour montrer que les indices recueillis permettent de comprendre certaines étapes de l’histoire de la formation de cette chaîne de montagnes. Votre réponse s’appuiera sur l’exploitation du dossier. Aucune étude exhaustive des documents n’est attendue.

Métropole 2015

La formation de l’Himalaya

Selon le modèle actuel, la collision continentale se réalise après disparition par subduction de la lithosphère océanique. La

subduction concerne aussi l’essentiel de la lithosphère continentale qui est entraînée par la lithosphère océanique.

Retrouver à partir des documents des arguments qui valident la subduction de lithosphère océanique et de lithosphère

continentale.

Document 1 : Carte géologique simplifiée de l’Himalaya.

D'après Himalaya-Tibet, le choc des continents – CNRS, 2003

Document 2 : Tomographie sismique et foyers sismiques selon une coupe nord-sud au niveau de l’Himalaya

La tomographie sismique est une technique permettant de visualiser en profondeur les variations de la vitesse de propagation

des ondes sismiques.

Cette vitesse varie selon la densité du matériau traversé. Une anomalie positive correspond à des matériaux froids et une

anomalie négative à des matériaux chauds.

D’après A. Replumaz et al, 2004

Document 3 : Microphotographie d’une lame mince d’une roche appartenant à la croûte continentale.

Cette roche a été récoltée dans la vallée du Kaghan (ouest de l’Himalaya).

D'après J.P. Pérrillat. Site : www.planet-terre.ens-lyon.fr, 2003

Document 4 : Domaine de stabilité des 2 minéraux visibles sur la roche.

D'après D. Boutelier. Thèse de doctorat. Université de Nice-Sophia Antipolis, 2004