Exercices : Serie 1 : Geologie

Exercices

Exercice 1 : De l’examen national 2016 – Session normale

I – Pour chacune des propositions numérotées de 1 à 4, il y a une seule suggestion correcte. Recopiez les couples (1,…. ) ; (2,… ) ; (3,…) ; (4,…) et adressez à chaque numéro la lettre qui correspond à la suggestion correcte. (2pts)

• 1 – Dans les zones de subduction, le magma andésitique se forme à partir de la fusion de :

• a – La péridotite anhydre (non hydratée) du manteau supérieur de la plaque chevauchante ;

• b – La péridotite hydratée du manteau supérieur de la plaque chevauchante ;

• c – La péridotite hydratée de la lithosphère subduite (enfouie) ;

• d – La péridotite anhydre (non hydratée) de la lithosphère subduite.

• 2 – Le métamorphisme qui caractérise les zones de subduction résulte d’une :

• a – Haute pression et d’une haute température ;

• b – Haute pression et d’une basse température ;

• c – Basse pression et d’une haute température ;

• d – Basse pression et d’une basse température.

• 3 – La formation des chaînes d’obduction est le résultat :

• a – Du déplacement d’une lithosphère continentale au-dessus d’une lithosphère océanique ;

• b – Du déplacement d’une lithosphère océanique au-dessus d’une lithosphère continentale ;

• c – De l’enfouissement d’une lithosphère océanique sous une lithosphère océanique ;

• d – De l’enfouissement d’une lithosphère océanique sous une lithosphère continentale.

• 4 – L’anatexie accompagnée de la formation de la migmatite est un phénomène qui :

• a – Aboutit à la formation d’un magma granitique ;

• b – Aboutit à la fusion partielle de la péridotite ;

• c – Aboutit à la formation de roches métamorphiques ;

• d – Résulte d’une augmentation de la pression et de la température lors de la subduction.

II –

• a. Citez deux types de déformations tectoniques caractéristiques des zones de convergence entre les plaques. (0,5 pt)

• b. Définissez la notion de métamorphisme. (0,5 pt)

III – Recopiez la lettre qui correspond à chaque proposition parmi les propositions suivantes, et écrivez devant chacune d’elles « vrai » ou « faux ». (1pt)

a	L’auréole de métamorphisme est formée de roches qui résultent d’un métamorphisme régional.
b	Les nappes de charriage résultent d’un déplacement de formations rocheuses sur de longues distances, sous l’effet de forces compressives.
c	Les plis et les failles inverses sont des déformations tectoniques caractéristiques des zones d’affrontement entre les plaques lithosphériques.
d	La schistosité est une structure caractéristique des roches métamorphiques qui apparaît dans les conditions extrêmes du métamorphisme.

IV – La figure ci-contre représente un schéma simplifié de la subduction, recopiez le numéro de chaque élément et donnez le nom qui lui correspond. (1pt)

Exercice 2 : De l’examen national 2018 – Session normale

I – Pour chacune des propositions numérotées de 1 à 4, il y a une seule suggestion correcte. Recopiez les couples (1,…) ; (2,…) ; (3,…) ; (4,…), et donnez à chaque numéro la lettre qui correspond à la suggestion correcte. (2 pts)

• 1 – La faille inverse est une structure :

• a – qui résulte des contraintes tectoniques distensives.

• b – caractérisée par l’éloignement des deux compartiments de la faille.

• c – caractérisée par un plan de faille vertical.

• d – caractérisée par le rapprochement des deux compartiments de la faille.

• 2 – L’andésite est une roche magmatique qui :

• a – résulte d’un refroidissement rapide du magma en profondeur.

• b – résulte d’un refroidissement lent du magma en surface.

• c – a une structure microlitique caractérisée par des microlites et du verre.

• d – a une structure grenue caractérisée par des cristaux de grande taille.

• 3 – Les chaînes de subduction résultent de l’enfouissement d’une lithosphère :

• a – océanique moins dense sous une lithosphère continentale plus dense.

• b – continentale moins dense sous une lithosphère océanique plus dense.

• c – océanique plus dense sous une lithosphère continentale moins dense.

• d – continentale plus dense sous une lithosphère océanique moins dense.

• 4 – L’auréole de métamorphisme est une zone qui entoure le granite :

• a – intrusif et résulte d’un métamorphisme de contact.

• b – d’anatexie et résulte d’un métamorphisme de contact.

• c – intrusif et résulte d’un métamorphisme régional.

• d – d’anatexie et résulte d’un métamorphisme régional.

II – Définissez ce qui suit :

• 1 – L’anatexie (0.5 pt)

• 2 – Le faciès métamorphique. (0.5 pt)

III – Recopiez, sur votre feuille de rédaction, la lettre qui correspond à chaque proposition, et écrivez devant chacune d’elles « vrai » ou « faux » : (1 pt)

• a – Le magma andésitique résulte de la fusion partielle des roches préexistantes sous l’action d’un métamorphisme de haute température et de basse pression.

• b – Les zones de subduction sont caractérisées par un métamorphisme dynamique.

• c – Une séquence métamorphique correspond à l’ensemble des roches qui se sont formées dans les mêmes conditions de pression et de température.

• d – La schistosité et la foliation sont deux structures caractéristiques des roches métamorphiques et magmatiques.

IV – Citez :

• 1 – Deux caractéristiques des chaînes de collision. (0.5pt)

• 2 – Deux caractéristiques des chaînes d’obduction. (0.5pt)

Exercice 3 : De l’examen national 2019 – Session normal

I – Définissez les notions suivantes :

• 1 – Faille inverse.

• 2 – Chaîne de collision.

II – Pour chacune des propositions numérotées de 1 à 4, il y a une seule suggestion correcte. Recopiez les couples (1,…) ; (2,…) ; (3,…) ; (4,…) sur votre feuille de rédaction, et adressez à chaque numéro la lettre qui correspond à la suggestion correcte.

• 1 – En comparaison avec la croûte continentale, la croûte océanique est :

• a – plus épaisse et plus dense ;

• b – plus épaisse et moins dense ;

• c – moins épaisse et plus dense ;

• d – moins épaisse et moins dense.

• 2 – Les zones de subduction sont caractérisées par un volcanisme andésitique lié à la fusion partielle de la péridotite :

• a – hydratée de la plaque en subduction ;

• b – non hydratée de la plaque en subduction ;

• c – hydratée de la plaque chevauchante ;

• d – non hydratée de la plaque chevauchante.

• 3 – L’ophiolite est un complexe rocheux constitué par les roches suivantes :

• a – péridotite, andésite, filons doléritiques et basalte ;

• b – andésite, gabbro, filons doléritiques et basalte ;

• c – péridotite, gabbro, andésite et basalte ;

• d – péridotite, gabbro, filons doléritiques et basalte.

• 4 – Les zone de subduction sont caractérisées par des anomalies thermiques :

• a – positives selon le plan de Bénioff et négatives qu niveau de l’arc volcanique ;

• b – positives selon le plan de Bénioff et au niveau de l’arc volcanique ;

• c – négatives selon le plan de Bénioff et au niveau de l’arc volcanique ;

• d – négatives selon le plan de Bénioff et positives au niveau de l’arc volcanique.

III – Recopiez, sur votre feuille de rédaction, la lettre qui correspond à chaque suggestion, et écrivez devant chacune d’elles « vrai » ou « faux » :

• a – La croûte océanique et formée de granites et de gabbro.

• b – Au niveau de zones de subduction, les foyers sismiques se répartissent selon un plan oblique au-dessous de la plaque chevauchante.

• c – La chaîne d’obduction résulte de l’enfouissement d’une plaque océanique sous une plaque continentale.

• d – Un pli-faille résulte d’une faille suivie d’un pli.

IV – Recopiez les couple (1, …) ; (2, …) ; (3, …) ; (4, …) et adressez à chaque numéro du groupe 1, la lettre correspondante du groupe 2.

Groupe 1 : les roches	Groupe 2 : les caractéristiques
1 – L’andésite	a – Roche magmatique à structure grenue appartenant à la croûte océanique.
2 – L’ophiolite	b – Complexe rocheux appartenant à la lithosphère océanique.
3 – Le gabbro	c – Roche magmatique à structure microlithique caractérisant les zones de subduction.
4 – La péridotite	d – Roche magmatique à structure grenue appartenant au manteau supérieur.
	e – Roche magmatique à structure grenue caractérisant les zones de collision.

Corrections

Exercice 1

I – (1,b) ; (2,b) ; (3,b) ; (4,a)

II –

• a – Deux types de déformations tectoniques caractéristiques des zones de convergence parmi :

• Les failles inverses.

• les plis.

• b – Définition :

• Métamorphisme : des modifications structurales et minéralogiques des roches préexistantes, à l’état solide, sous l’effet de la variation de la pression et la température.

III – (a, faux) (b, vrai) (c, vrai) (d, faux)

IV –

• 1 : lithosphère continentale ;

• 2 : lithosphère océanique ;

• 3 : fosse océanique ;

• 4 : volcanisme andésitique.

Exercice 2

I – (1, d) ; (2, c) ; (3, c) ; (4, a)

II – Définitions :

• 1 – L’anatexie : Processus de fusion partielle des roches métamorphiques à l’origine d’un magma.

• 2 – Le faciès métamorphique : Ensemble de minéraux stable dans un intervalle de P et T (accepter aussi : Intervalle de P et T dans lequel un ensemble de minéraux index sont stables).

III – (a-faux) ; (b-vrai) ; (c-faux) ; (d-faux).

IV –

• 1 – Caractéristiques des chaînes de collision :

• Épaississement crustal ;

• métamorphisme thermodynamique ;

• déformations tectoniques.

• 2 – Caractéristiques des chaînes d’obduction :

• Les ophiolites ;

• déformations tectoniques.

Exercice 3

I – Définitions :

• 1 – faille inverse : déformation tectonique cassante caractérisée par un mouvement relatif de raccourcissement des deux compartiments séparés.

• 2 – Chaîne de collision : chaîne de montagne résultante d’un affrontement de deux lithosphères continentales suite à la fermeture du domaine océanique qui les séparait

II – (1, c) ; (2, c) ; (3, d) ; (4, d).

III – (a, faux) ; (b, vrai) ; (c, faux) ; (d, faux).

IV – (1, c) ; (2, b) ; (3, a) ; (4, d).

La granitisation et sa relation avec le métamorphisme

Introduction

Les roches granitiques constituent la majeure partie de la croûte continentale. Dans la nature on distingue deux type de granite : le granite d’anatexie et le granite intrusif.

• Quelle est la relation entre les roches granitiques et les roches métamorphiques ?

• Quelle est l’origine des roches granitiques ?

I – Le granite d’anatexie et les roches métamorphiques avoisinantes

1 – Les caractéristiques du granite d’anatexie

La figure suivante montre une carte géologique simplifiée de la région d’Ourika ainsi qu’une photo de l’affleurement des roches dans cette région.

Q-1 – Déterminez les caractéristiques du granite qui affleure dans cette région.

Le tableau ci-dessous présente les résultats d’une étude pétrographique de quelques échantillons de roches de la région d’Ourika.

Q-2 – Dégagez les caractéristiques de ces roches.

Q-3 – Expliquez la relation entre les trois roches.

R-1 – Le granite d’Ourika est associé à des roches métamorphiques telles que le gneiss, et à plusieurs déformations sous forme de failles.

Le granite d’anatexie d’Ourika est très étalé dans l’espace, couvrant de très grandes surfaces dépassant les dizaines de kilomètres. En s’éloignant du granite d’anatexie, on

observe une succession de roches métamorphiques, avec une zone de transition, constituée de migmatite qui est une roche formée d’un mélange de granite et de gneiss.

R-2 – Les caractéristiques des roches :

• Le granite : Se caractérise par la couleur claire et sa structure grenue.

• Gneiss : Se caractérise par sa couleur sombre et sa structure foliacé, qui est marquée par l’orientation des minéraux selon des lits sombres et des lits claires.

• Migmatite : Se caractérise par la composition minéralogique du granite et du gneiss et par la structure grenue (granitique) est la structure foliacée (gneissique).

R-3 – Le granite et le gneiss possèdent la même composition minéralogique avec des structures différentes.

Les minéraux non orientés du granite témoignent du passage par un état liquide en passant du gneiss au granite. Ce passage progressif du gneiss au granite est marqué par la formation de la migmatite.

Donc, la roche métamorphique (gneiss) a subi une fusion partielle, sous des hautes P et T, et a donné après refroidissement le granite. On appelle ce type de granite le granite d’anatexie.

2 – Origine du granite d’anatexie

La figure suivante montre la limite de séparation de l’état solide de l’état liquide du magma granitique.

Q-1 – Analysez la courbe de la figure.

Q-2 – Si la température du magma (A) reste constante, déterminez la pression de sa solidification.

Les figures suivantes (A et B) présente des schémas explicatifs de la formation du granite dans les chaînes de collision.

Q-3 – À l’aide de ces schémas, expliquez les conditions de formation du granite d’anatexie dans les chaînes de collision

R-1 – On remarque que la température de solidification du magma granitique diminue avec l’augmentation de la pression (la profondeur). Par exemple un magma se solidifie à 760 C, dans une profondeur de 2Km et 700 C, dans une profondeur de 6 K,

R-2 – Le magma (A) passerait de l’état liquide à l’état solide au point d’intersection entre l’axe de migration du magma et le solidus, qui se situe à une profondeur de 6Km et sous une pression de 180 MPa

R-3 – La collision entre deux plaques continentales conduit à l’enfouissement des roches à des grandes profondeurs (50 à 70KM) ou elles subissent des conditions de pression et de température croissante. Dans ces conditions, les roches se transforment et deviennent des roches métamorphiques, aboutissant à la formation de gneiss.

Lorsque ces conditions deviennent extrêmes, la fusion partielle de gneiss commence, ce qui aboutit à la formation du magma anatectique.

Progressivement, le magma refroidit sur place, une partie du magma reste liée au gneiss pour former la migmatite, et une autre partie forme du granite.

II – Le granite intrusif

1 – Mécanisme de formation du granite intrusif

La figure suivante présente deux schémas explicatifs de la formation du granite intrusif.

Q – À l’aide de ces schémas, déterminez les caractéristiques du granite intrusif et expliquez le mécanisme de sa formation.

R – Le granite intrusif se caractérise par :

• Une étendue géographique limité.

• Un contact net et bien limité avec les roches avoisinantes.

• Il recoupe les structures rocheuses préexistantes.

• Il est entouré par une ceinture de roches métamorphiques appelée auréole métamorphiques.

Au cours de sa remontée le magma émet de la chaleur qui influence sur les roches avoisinantes entraînant une modification structurale et minéralogique à l’état solide de ces roches c’est le métamorphisme de contact ont le minéral indicateur est l’andalousite.

2 – Comparaison entre le granite intrusif et le granite d’anatexie

La figure suivante montre un schéma qui permet de comparer entre le granite intrusif et le granite d’anatexie.

Q – Comparez entre les deux type de granite.

R –

	Granite intrusif	Granite d’anatexie
Étendue	Faible étendu géographique	Large étendu géographique
Roches avoisinantes	Auréole de métamorphisme	Migmatite
Type de métamorphisme	Métamorphisme de contact (thermique)	Métamorphisme régional (thermodynamique)
Origine du granite	Magma issu de l’anatexie qui monte à travers les roches encaissantes donnant un granite intrusif	Magma issu de l’anatexie et qui se refroidit sur place

Le métamorphisme et sa relation avec la tectonique des plaques

Introduction

La modification des conditions de pression et de température auxquelles les roches sont exposées peut entraîner une modification de la structure et de la composition de ces roches à l’état solide, donnant de nouvelles roches appelées roches métamorphiques.

• Quelles sont les caractéristiques structurales et minéralogique des roches métamorphiques ?

• Quelle est la relation entre le métamorphisme et la dynamique des plaques ?

I – Données de terrain sur les roches métamorphiques

1 – Étude d’une carte géologique d’une région de collision

La figure suivante représente une carte géologique de la région qui appartient aux Alpes.

Remarque : La région étudiée est caractérisée par un ensemble de déformations tectoniques complexes (Plis, chevauchement…).

Q-1 – Quels sont les types de formations rocheuses dans la zone étudiée ?Q-2 – Quelles sont les déformations tectoniques associées aux roches métamorphiques et quelle est leur signification ?

R-1 – Les types de formations rocheuses observées dans la zone étudiée sont: • Roches ignées : Granit et Diorite. • Roches métamorphiques : schistes, micaschistes, quartzites, gneiss, amphibolites et éclogites.

R-2 – On observe sur la carte la présence de plusieurs de failles associées à des roches métamorphiques (comme on peut en trouver dans la région des déformations tectoniques).La présence de ces déformations indique qu’elles sont soumises à des contraintes tectoniques (forces de compression), ce qui indique que le métamorphisme est lié à la tectonique des plaques.

2 – Caractéristiques structurales et minéralogique des roches métamorphiques

La figure suivante présente des schémas de lames microscopiques de roches métamorphiques (schiste vert, Micaschiste et Gneiss).

Le tableau suivant montre la composition chimique de l’argile et de quelques roches métamorphiques

	Argile	Schiste	Micaschiste	Gneiss
SiO2	68.3	60.2	64.88	69.68
Al2O3	14.75	20.9	14.63	14.58
FeO3	4.75	2.8	6.41	4.26
MgO	1.71	0.85	2.79	1.63
CaO	0.83	0.55	1.68	1.61
Na2O	2.95	2.45	2.73	3.25
K2O	3.17	4.1	3.35	2.93
H₂O	4.5	4.05	2.28	1.13

Q-1 – Comparez les microstructures et la composition des 3 roches.

Q-2 – Analyser les données du tableau et proposez une hypothèse sur l’origine de ces roches métamorphiques.

R-1 –

• Schiste : roche à texture schisteuse constitué par des feuillets plus ou moins minces, ondulés, suivant lesquels les minéraux constitutifs de la roche sont orientés parallèlement les uns par rapport aux autres.

• Micaschiste : roche à texture schisteuse et foliée présentant une alternance de feuillets de composition différente dont les délimitations sont visibles entre les lits. (lits sombres à biotites et lits clairs à quartz et feldspath)

• Gneiss : roche à texture foliée, difficile à cliver, caractérisé par une alternance de lits sombres constitués de minéraux de micas et de lits clairs constitués par des minéraux de quartz et feldspath.

R-2 – Les roches argileuses ont la même composition chimique de ces roches métamorphiques, donc on peut supposer que ces dernières sont le résultat de transformation des roches argileuse soumises à des conditions de T et P croissantes.

II – Les facteurs du métamorphisme

1 – La mise en évidence des conditions du métamorphisme

a – Influence de la pression

Expérience : Dans un cylindre à piston et avec des ouvertures rectangulaires à sa base, un mélange d’argile et de cristaux laminaires de mica est soumis à une haute pression appliquée par le piston. La figure suivante présente des schémas de l’expérience et de ces résultats.

Q – Que peut-on déduire de l’analyse de ces résultats ?

R – Analyse : On constate que les minéraux de micas sont alignés selon des plans parallèles. Ce sont les plans de la schistosité (perpendiculaires à la direction de la force de pression).

Conclusion : La pression change la structure des roches métamorphique à l’état solide, et conduit à l’apparition de la structure schisteuse (schistosité).

b – Influence de la température

Données expérimentales :

Lorsque l’argile est soumise à une haute température, on obtient des minéraux issus de réaction chimique irréversibles (Ex : la poterie).

Winkler a étudié l’effet de l’augmentation de la température sur l’argile, les résultats sont représentés par la figure suivante.

Q – Que peut-on conclure de ces résultats ?

R – Ces expériences montre que lorsque la température augmente, la roche solide subie des transformations irréversibles.

La composition minéralogique de la roche change par l’apparition de nouveaux minéraux et la disparition d’autres.

Donc la température est un facteur qui induit des transformations dans la roche dans son état solide.

Exemple : La réaction de la transformation de la Kaolinite en Andalousite à 570C

c – Influence de la température et de la pression

Données expérimentales : Un mélange de silicates d’alumines a été soumis à des conditions de température et de pression variables et croissantes, et on a pu déterminer les conditions de l’apparition et les domaines de stabilités des 3 minéraux : Andalousite, Disthène et Sillimanite.

Les résultats sont représentés dans la figure suivante :

Q – Analysez ce graphique

R – On constate que chaque minéral a des conditions de température et de pression bien déterminé pour qu’il soit en état stable et que lorsque ces conditions changent il se transforme en autre minéral. Les conditions de stabilité pour chaque minéral constituent donc son domaine de stabilité, et les lignes qui bordent les champs de stabilités représentent les conditions nécessaires pour la réaction minéralogique de la transformation d’un Minéral à un autre.

Définition du métamorphisme : C’est l’ensemble des changements structurels et minéralogique qui se produisent sur une roche préexistante (sédimentaire ou magmatique) par l’action de la pression et de la température ou des deux. Le métamorphisme s’effectue à l’état solide de la roche.

2 – Les conditions de métamorphisme dans la nature

La figure suivante présente les courbes des géothermes continental, océanique et dans la ride océanique.

Q – Analysez la figure.

R – Les courbes montre que plus on s’enfonce sous la terre, plus la température augmente, en moyenne l’augmentation est de 3C tous les 100 m, c’est le gradient géothermique moyen. Ce gradient n’est pas constant, car il existe par exemple des régions ou la température augmente plus rapidement avec l’augmentation de la profondeur (ride).

La pression augment aussi avec la profondeur, c’est la pression lithostatique qui est due au poids des roches et la pression hydrostatique qui est due à la pression des fluides.

Remarque : En plus de la pression des roches et de la pression des fluides, les roches (principalement dans les zones de convergence) peuvent être soumises à des contraintes tectoniques supplémentaires résultant de la tectonique des plaques.

III) Notion du minéral indicateur et faciès métamorphique

1) Notion du minéral indicateur et séquence métamorphique

Exercice :

Le tableau 1 suivant présente la composition minéralogique de 3 échantillons de roches A, B et C prises d’une même région.

Tableau 1	Roche A	Roche B	Roche C
Quartz	+	+	+
Chlorite	+
Muscovite (Mica blanc)	+	+
Biotite (Mica noir)		+	+
Feldspath			+
Andalousite		+
Sillimanite			+

Q-1 – Déterminez la composition minéralogique de chaque roche.

Q-2 – Déterminez les changements observés lors :

• Du passage de la roche A à la roche B.

• Du passage de la roche B à la roche C.

Q-3 – Déduisez, en justifiant votre réponse, le phénomène qu’a connue ces roches.

La figure 2 donne la séquence métamorphique des roches argileuses Et sa composition minéralogique.

Q-4 – Que peut-on déduire de l’analyse de ce tableau (2).

Q-5 – En se basant sur toutes les données précédentes, donnez une définition Pour le concept de métamorphisme, le minéral indicateur et la séquence métamorphique

Correction :

R-1 – La composition minéralogique de :

• La roche A : Quartz, chlorite et muscovite.

• La roche B : Quartz, muscovite, biotite et andalousite.

• La roche C : Quartz, Biotite, Feldspath et Sillimanite.

R-2 – Les changement observés lors du :

• Passage de la roche A à la roche B : Disparition de la chlorite et apparition de l’andalousite et de la biotite

• Passage de la roche B à la roche C : Disparition de la muscovite et de l’andalousite, et apparition de la sillimanite et des feldspaths.

R-3 – Le changement de composition minéralogique des roches A, B et C, avec la disparition de minéraux et l’apparition d’autres lors du passage d’une roche à une autre, indique que la région étudiée a subi le phénomène du métamorphisme.

R-4 – D’après les tableaux on constate que, sous l’influence de la température et de la pression :

• Les roches métamorphiques se succèdent progressivement selon le degré du métamorphisme.

• Chaque roche est caractérisée par la présence d’un ou plusieurs minéraux bien déterminés.

• Les roches subissent un métamorphisme durant lequel on passe d’une association déterminée des minéraux à une autre c.à.d qu’il y a eu disparition de certains minéraux et apparition d’autres plus stables.

R-5 – Définitions :

• Minéral indicateur : minéral qui ne peut être stable que dans des conditions précises de pression et de température, son domaine de stabilité est réduit. La présence de minéral indicateur dans une roche métamorphique témoigne des conditions de sa formation.

• Séquence métamorphique : Est un ensemble de roches métamorphiques, métamorphisées, à des degrés différents, et reconnues comme issues d’un même type de roche.

2 – Faciès métamorphique

Exercice : La figure suivante donne les différents faciès métamorphiques Pour la roche d’origine basalte ou gabbro.

Q-1 – Analysez la figure sachant que le schiste Vert, schiste bleu et amphibolite et l’éclogite ont une composition chimique similaire.

Q-2 – Donnez une définition précise faciès métamorphique et de la série métamorphique.

Correction :

R-1 – On constate qu’il y a une Variation dans la composition du schiste vert, schiste bleu, amphibolite et éclogite, c’est-à-dire que chaque faciès est caractérisé par une association déterminée de minéraux. Cette variation dépend des conditions de Pression et de Température de la formation de la roche.

R-2 – Faciès métamorphique : Association déterminée de minéraux caractéristiques qui permet de définir les conditions de pression et de température qui régnait lors de la formation de la roche métamorphique indépendamment de sa composition chimique.

Série métamorphique : c’est la succession de faciès métamorphiques qui traduisent l’évolution de la roche lors d’un métamorphisme. Exemple :

• Gabbro → faciès de schiste bleu → faciès d’éclogite.

• Argile→ faciès de schiste vert →faciès d’amphibolite.

IV – Les types de métamorphisme et leur relation avec la tectonique des plaques

1 – Les domaines du métamorphisme dans la nature

La figure suivante illustre les 3 domaines de métamorphisme observés dans la nature.

Q – Analysez la figure et déterminez les 3 types de métamorphisme.

R – Le type de métamorphisme est basé sur l’influence des facteurs du métamorphisme (P et T), et sur la nature du processus géologique responsable du métamorphisme observé. Généralement on peut distinguer entre 3 types :

• Métamorphisme de contact (ou thermique) : Ce métamorphisme essentiellement lié à l’élévation de la température (HT-BP), il survient au contact des roches magmatiques. Dans la nature, ce métamorphisme est bien caractérisé par la formation des auréoles de métamorphisme de contact, qui entourent la roche magmatique.

• Métamorphisme dynamique (de subduction) : Ce métamorphisme essentiellement lié à l’élévation de la pression (BT-HP). Il survient dans les zones d’enfouissement (subduction) où se produit une élévation de pression alors que la température reste faible.

• Métamorphisme thermodynamique ou général (régional) : Ce métamorphisme lié à l’élévation de la pression et de la température (HT-MP). Le métamorphisme régional forme de grandes régions métamorphiques dans les zones de collisions.

2 – Exemples

a – Métamorphisme dynamique (BT-HP)

L’étude de trois échantillons de roches R1, R2 et R3 appartenant à la chaîne de montagne d’Oman a permis d’obtenir les résultats du tableau suivant.

Échantillons de roches	Condition de formation
	Pression en GPa	Température en C
R1	0.3	320
R2	0.8	420
R3	1.6	530

Le diagramme pression-température de la figure suivante montre les domaines de stabilité de quelques associations minéralogiques et les différents faciès métamorphiques.

Q-1 – Déterminez les faciès métamorphiques auxquels appartiennent chacune des roches R1, R2 et R3.

Q-2 – Déterminez les transformations minéralogiques lorsqu’on passe de la roche R1 à la roche R2, et de la roche R2 à la roche R3.

Q-3 – Déduisez le type de métamorphisme dans cette région et le phénomène géologique qui y est responsable, justifiez votre réponse.

R-1 – Le faciès métamorphique auquel appartient :

• La roche R1 est le faciès du schiste vert.

• La roche R2 est le faciès du schiste bleu.

• La roche R3 est le faciès de l’éclogite.

R-2 –

• Lors du passage de la roche R1 vers la roche R2 on observe la disparition de la chlorite et de l’actinote et l’apparition du glaucophane.

• Lors du passage de la roche R2 vers la roche R3 on observe la disparition du glaucophane et l’apparition de la jadéite et du grenat.

R-3 – Les roches R1, R2 et R3 ont subi un métamorphisme de haute pression et de basse température (métamorphisme dynamique), car le passage du faciès du schiste vert au schiste bleu puis à l’éclogite est accompagné par une forte augmentation de la pression avec une température faible.

Le phénomène géologique responsable de ce type de métamorphisme est la subduction.

b – Métamorphisme régional (HT-MP)

Le document présente la carte géologique simplifiée d’une région situé dans la chaîne de Pyrénées, avec la répartition de certains minéraux index.

Q-1 – À partir des données du document 1, déterminez les changements minéralogiques lorsqu’on passe de la zone Zb à la zone Zd, et lorsqu’on passe de la zone Ze à la zone Zf.

Le document 2 présente les domaines de stabilité des minéraux en fonction des conditions de la pression et de la température, avec l’emplacement des points R1, R2, R3 et R4 qui représentent successivement les conditions dans lesquelles se sont formées les roches prélevées des zones Zb, Zd, Ze et Zf.

Q-2 – À partir du document 2, expliquez les changements minéralogiques lorsqu’on passe de la zone Zb (zone de formation de la roche R1) à la zone Zd (zone de formation de la roche R2) et lorsqu’on passe de la zone Ze (zone de formation de la roche R3) à la zone Zf (zone de formation de la roche R4).

Au cours de la formation d’une chaîne de montagne, différents types de métamorphisme ont lieu selon les conditions de pression et de température. Le document 3 présente ces différents types de métamorphisme.

Q-3 – À partir du document 2, déterminez les valeurs minimales et les valeurs maximales de pression et de température qu’a connue la zone étudiée (lorsqu’on passe de R1 à R4).

Q-4 – En utilisant le document 3, déduisez le type de métamorphisme subi par les roches de la zone étudiée du massif d’Agly. Justifiez votre réponse

R-1 – Les changements minéralogiques :

• Lorsqu’on passe de Zb à Zd : apparition de la Cordiérite.

• Lorsqu’on passe de Ze à Zf : disparition de la Muscovite et apparition du Feldspath potassique.

R-2 – Explication des changements minéralogiques :

• Lorsqu’on passe de Zb à Zd : P et T augmentent pour atteindre le domaine de stabilité de la Cordiérite et de l’Andalousite ce qui a permis l’apparition de ces deux minéraux.

• Lorsqu’on passe de Ze à Zf : P et T continuent d’augmenter jusqu’à dépasser le domaine de stabilité de la Muscovite qui disparaît, et atteindre le domaine de stabilité du feldspath potassique qui apparaît.

R-3 – Conditions de P et T :

• Température minimale 420 °C (température de formation de la roche R1).

• Température maximale 680 °C (température de formation de la roche R4).

• Pression minimale 0.3 GPa (pression de formation de la roche R1).

• Pression maximale 0.45 GPa (pression de formation de la roche R4).

R-4 – Ces roches ont subi un métamorphisme thermodynamique. Car, la projection, sur le document 3, des valeurs minimales et maximales de P et T dans lesquelles se sont formées les roches de la zone étudiée (P de 0.3 Gpa à 0.45 Gpa) et (T entre 420 °C et 680 °C) se situent dans le domaine du métamorphisme thermodynamique