Métamorphisme et rhéologie de la lithosphère ; cycles orogéniques
Test et Rappels
Programme CAPES
Rhéologie à différentes échelles
Définir contrainte et déformation.
Distinguer un comportement fragile d'un comportement ductile.
Reconnaitre des objets tectoniques à différentes échelles.
Discuter les facteurs contrôlant le comportement rhéologique des roches.
Exploiter des données permettant la construction de l’enveloppe rhéologique de la lithosphère.
Discuter la possibilité de reconstituer l’orientation du champ de contraintes en distinguant cisaillement pur et cisaillement simple.
Transformations minéralogiques au cours du métamorphisme. Signification géodynamique du métamorphisme.
Reconnaître les principales roches métamorphiques.
Définir la notion de faciès métamorphique, paragenèse, série métamorphique.
Exploiter et relier des données permettant de reconstituer un trajet P-T-t (utilisation des minéraux index, des géobaromètres et géothermomètres).
Mettre en relation trajets P-T-t, gradient métamorphique et contexte géodynamique
Cycle orogénique
Exploiter et relier des données variées (cartographiques, structurales, pétrologiques, géophysiques) afin de reconstituer les grandes étapes des cycles orogéniques alpin et varisque.
Replacer ces étapes dans un cadre plus global (formation / dislocation de la Pangée / cycle de Wilson).
L’analyse de la carte géologique de France est à privilégier
Programmes secondaire
Surtout dans le programme de spécialité :
En Première :
En Terminale spé :
Rhéologie à différentes échelles
Définir contrainte et déformation.
Distinguer un comportement fragile d'un comportement ductile.
Reconnaitre des objets tectoniques à différentes échelles.
Discuter les facteurs contrôlant le comportement rhéologique des roches.
Exploiter des données permettant la construction de l’enveloppe rhéologique de la lithosphère.
Discuter la possibilité de reconstituer l’orientation du champ de contraintes en distinguant cisaillement pur et cisaillement simple.
La rhéologie étudie la déformation des matériaux (ici, les roches) sous l'effet de contraintes mécaniques.
Une contrainte mécanique la résultante des forces (F en Newton) appliquées sur une surface (S) d'un objet (//Pression P=F/S).
Une déformation est une modification de la forme, de l'orientation ou de la position d'un objet sous l'action de contraintes.
La tectonique étudie les déformations de la lithosphère et ses causes ; la dynamique interne du Globe produit des forces à l'origine des contraintes et des déformations.
Les contraintes (σ )
Les contraintes peuvent se décomposer en une contrainte maximale (σ1, compressive), une minimale (σ3, extensive) et une intermédiaire (σ2) ; elles peuvent être isotropes ou anisotropes.
Ellipsoïdes des contraintes
Différents types de déformations
Discontinue (=fragile, cassante) ou continue (=ductile, souple)
Relations contraintes / déformations
Déformation dans le cas d'une contrainte compressive coaxiale
Déformation dans le cas d'une contrainte compressive non coaxiale
Relations contraintes-déformations
R: Le fluage caractérise une déformation ductile irréversible suite à des contraintes constantes.
Contraintes compressives, déformation plastique
Contraintes compressives, déformation cassante
La déformation dépend de plusieurs paramètres : pression, température, temps, composition de la roche...
- Composition de la roche et compétence
La compétence d'une roche est son aptitude à résister à une déformation. Une roche est dite compétente si elle est rigide et a donc tendance à se fracturer plutôt qu'à plier lorsque soumise à un état de contrainte.
- La pression et la température
- La présence de fluides
- orientation de la contrainte
Les structures tectoniques
Les microstructures (Les joints, les diaclases, les stylolithes ; les fentes ; la schistosité)
Stylolithes (d'après Mattauer)
Les failles
Faille normale
types de failles
Les plis
Géométrie d'un pli
Les échelles de déformation
Exemple de déformations à l'échelle d'un minéral (Nougier et al.)
Déformations isostatiques
Rappel : isostasie/équilibre isostatique - compensation des excès/déficits de masse
ex : fonte de la calotte glaciaire; chaîne de montagne + érosion ; subsidence et bassin sédimentaire
-> flexure de la lithosphère
Déformations tectoniques
Déformations à l'échelle régionale (distribuée ou localisée)
Mécanismes au foyer (moment tensor)
Lois et rhéologie de la lithosphère
Byer-Lee
Fluage
Séance 2
-> Rhéologie de la lithosphère : en surface aux différentes échelles et selon la profondeur
-> Mécanismes aux foyers
Transformations minéralogiques au cours du métamorphisme. Signification géodynamique du métamorphisme.
Reconnaître les principales roches métamorphiques.
Définirla notion de faciès métamorphique, paragenèse, série métamorphique.
Exploiter et relier des données permettant de reconstituer un trajet P-T-t (utilisation des minéraux index, des géobaromètres et géothermomètres).
Mettre en relation trajets P-T-t, gradient métamorphique et contexte géodynamique
Le métamorphisme peut se définir comme l'ensemble des modifications intervenant à l'état solide dans la composition minérale et dans la structure d'une roche, soumise à des conditions de température et de pression différentes de celles où elle s'est formée.
Recristallisations à l'état solide
Exemple de métamorphisme croissant sur une pélite
Une classification génétique
Domaines de stabilité des minéraux, paragenèses, séries et faciès métamorphiques
Exemple de la lithosphère océanique : baisse de température, hydratation avec l'éloignement à la dorsale puis augmentation de P et T lors de la subduction - Compléter sur le graphique le trajet P T t
Faciès métamorphiques
Gradation du métamorphisme dans les Alpes
Reconstitution de l'histoire d'un métagabbro (LPA-Queyras)
Métamorphismes
Gradients de métamorphisme et domaine de stabilité de minéraux de référence
Exemple de Disthène / Andalousite (Al2SiO5) : Voir page du site Planet-Terre
Organisation et dynamique de la Terre interne
Cycle orogénique
Exploiter et relier des données variées (cartographiques, structurales, pétrologiques, géophysiques) afin de reconstituer les grandes étapes des cycles orogéniques alpin et varisque.
Replacer ces étapes dans un cadre plus global (formation / dislocation de la Pangée / cycle de Wilson).
L’analyse de la carte géologique de France est à privilégier
Voir cours S3 ? Rappels
Ressources
Exemples de cours :
- Déformations des matériaux de la lithosphère (documents)
-Les déformations de la lithosphère - BCPST (Cours Tanguy Jean) - Résumé BCPST
- Métamorphisme (BCPST ANgers)
Exemple de sujet de CAPES (2010)
Jérôme OSTER, professeur formateur de SVT