Cycle et niveau de classe

Lycée, enseignement de spécialité de terminale
 

Compétences et capacités travaillées

CRCN 1.3 : Traiter des données
 

Objectifs pédagogiques

Il s’agit entre autre, dans le travail proposé, de mêler différentes méthodes, notamment de l’identification minéralogique et de la chronologie absolue, afin de reconstituer la chronologie d’événements géologiques interdépendants liés à un phénomène de subduction

Objectifs visés par les activités
✔ confronter un tableau des atomes potentiellement présents dans l’échantillon et des « cartes chimiques » obtenues à l’aide d’une microsonde électronique, afin d’identifier les minéraux présents,
✔ découvrir les notions de domaine de stabilité/instabilité des minéraux à partir de pseudo-sections pression – température,
✔ déterminer les conditions maximales de pression – température lors du processus métamorphique induit par le phénomène de subduction,
✔ comprendre l’intérêt de la présence de certains éléments traces dans l’échantillon,
✔ dater des grenats avec le couple lutécium / hafnium (Lu/Hf) selon la même méthode des isochrones que celle du couple Ru/Sr (en changeant le λ),
✔ dater des zircons avec le couple U/Pb à partir d’un modèle type Concordia,
✔ dater des grenats avec le couple samarium/néodyme (Sm/Nd) selon une méthode des isochrones (avec un λ spécifique),
✔ dater des apatites avec le couple U/Pb à partir d’un modèle un peu différent du Concordia

Ce scénario est conçu grâce à l'aide de Caroline Lotout –Maître de Conférence à l’Université Clermont Auvergne

Contexte

Dans le Massif Central, les éclogites, roches métamorphisées à haute pression, sont observées en reliques au sein d’ensembles amphibolitiques contenant principalement des gabbros, des péridotites et des orthogneiss métamorphisés. Ces roches sont regroupées sous les termes « groupe leptyno-amphibolique » ou « ultrabasites, péridotites, serpentinites » dans la carte géologique au millionième du BRGM. Elles sont toujours interprétées comme des roches ayant subi un épisode de subduction. Avant 2018, seules 4 études, réalisées sur 4 zones différentes du Massif Central, ont tenté de dater ce métamorphisme de haute pression. Les dates obtenues s’échelonnent entre 408 ± 7 et 432 ± 20 Ma (Silurien à Dévonien inférieur).

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On veut connaître l'histoire géologique de Najac (Aveyron)

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Outils numériques - intérêt et limites

 Tableur  (format ods) pour les 4 estimations d’âges d’événements géologiques interdépendants.

Présentation de la (des) séance(s) (organisation, consignes et supports)

Organisation
Les activités 1 et 2 peuvent être réalisées en classe entière 
          1. identification de certains minéraux de l’échantillon à l’aide de « cartes chimiques » (4 fiches 1 à 4 différentes)
          2. estimation des conditions maximales de pression et température lors du phénomène métamorphique
En revanche, l’activité 3 de datations impose un disposition en groupes avec accès au tableur.
 

Consigne(s) Les différentes consignes sont explicitées dans les fiches dédiées aux élèves.

Activité 1 : A partir du tableau des atomes présents dans les minéraux et des "cartes chimiques" obtenues grace à des microsondes électroniques, proposer des identifications argumentées de certains minéraux de l'échantillon (4 fiches différentes disponibles)

Activité 2 : A partir des assemblages minéralogiques stables identifiés dans la roche, déterminer les conditions maximales de température et de pression du métamorphisme haute pression de Najac.

Activité 3 : Utiliser les fichiers tableurs disponibles pour attribuer un âge absolu (en Ma) raisonnable à quatre étapes importantes du processus de métamorphisme de haute pression, associé à la subduction d’une portion de croûte, qui a marqué la région de Najac.
Utilisation de 4 méthodes différentes avec difficultés de réalisation différentes :
          Etape 1. Datation de grenats avec le couple Lu/Hf ,
          Etape 2. Datation de zircons avec le couple U/Pb ,
          Etape 3. Datation de grenats avec le couple Sm/Nd,
          Etape 4. Datation d’apatites avec le couple U/Pb.
 

Supports

• Fiche de présentation globale destinée au professeur
• Fiche de présentation pour les élèves
• Fiche de l’activité n°1 destinée aux élèves
• Fiche de l’activité n°2 destinée aux élèves
• Fiche de l’activité n°3 destinée aux élèves
• Fichiers tableur complets destinés au professeur
• Fichiers tableur pour les élèves

Bilan et retour des élèves

L'utilisation des "cartes chimiques"  permet une réflexion sur l'identification des minéraux, complémentaire de celle obtenue classiquement au microscope polarisant. La notion de stabilité des assemblages minéralogiques permet de remobiliser les acquis sur le métamorphisme vus en spécialité de première et de les compléter en montrant son évolution au cours de l'histoire géologique retracée.
La datation absolue permet d'utiliser le tableur avec une différenciation selon les étapes : avec courbe de tendance (étape 1 ou étape 3), avec Concordia / Discordia (étape 2) et avec deux couples isotopiques (étape 4).

Pour aller plus loin / Liens

Thèse de Caroline Lotout – 2017 (Maître de Conférence à l’Université Clermont Auvergne) :  Âge, durée et enregistrement du métamorphisme de haute pression dans le massif Central
Dossier « Roches océaniques métamorphisées de Najac », Géolthèque de l’Académie de Toulouse