Orogénèse alpine et excursion géologique virtuelle En Terminale spécialité SVT, avec un système d’information géographique (SIG)

- Liaison avec le programme et place dans la progression
- Motivation et problème à résoudre
- Notions, savoir-faire, compétences
- Déroulement global de la séquence
- Déroulement détaillé de la séquence
- Analyse et évaluation du dispositif

Professeur

Mohamed Zaïed, Lycée International Alexandre DUMAS, Alger (16)
Précédemment au Lycée Jean-Baptiste COROT, Savigny-sur-Orge (91)

LIAISON AVEC LE PROGRAMME
Niveau concerné Terminale spécialité SVT
Partie du programme Thème 1B : À la recherche du passé géologique de notre planète
PLACE DANS LA PROGRESSION
Chapitre 2 : Les traces du passé mouvementé de la Terre
À la suite de l’activité sur les ceintures orogéniques, cette activité est un exemple d’orogénèse, française et récente, qui permettra de caractériser les grandes étapes de la formation d’une chaine de montagnes, à partir de la carte géologique de France.

MOTIVATION
Une sortie de terrain est en soi motivante mais les difficultés d’organisation sont bien réelles, cette excursion géologique virtuelle est donc un moyen de palier une étude de terrain réelle, sans la remplacer. La vidéo d’introduction permet de mettre les élèves dans l’ambiance d’une sortie de terrain.
PROBLÈME À RÉSOUDRE
À partir de la carte géologique de France, retrouver des indices de l’orogénèse alpine.

NOTIONS, SAVOIR-FAIRE, compétences
Notions Extrait du Bulletin officiel spécial n° 8 du 25 juillet 2019 :
Des domaines continentaux révélant des âges variés
Les continents associent des domaines d’âges différents. Ils portent des reliquats d’anciennes chaînes de montagnes (ou ceintures orogéniques) issues de cycles orogéniques successifs.
La recherche d’océans disparus
Les ophiolites sont des roches de la lithosphère océanique. La présence de complexes ophiolitiques formant des sutures au sein des chaînes de montagnes témoigne de la fermeture de domaines océaniques, suivie de la collision de blocs continentaux par convergence de plaques lithosphériques.
L’émergence d’ophiolites résulte de phénomènes d’obduction ou de subduction, suivis d’une exhumation.
Savoir-faire
  • Observer la carte géologique mondiale afin d’identifier quelques ceintures orogéniques.
  • Recenser et organiser les informations chronologiques sur les formations magmatiques et métamorphiques, figurant sur une carte de France au 10-6.
  • Recenser, extraire et organiser des données de terrain ou cartographiques pour argumenter :

    - sur l’origine océanique d’un complexe ophiolitique (données pétrographiques et minéralogiques) ;

    - sur l’idée de suture (données cartographiques : par exemple, les Alpes ou l’Himalaya).
  • Établir des corrélations entre la composition minéralogique d’une roche et les différentes conditions de pression et de température, déterminées par les contextes de subduction.
Compétences Pratiquer une démarche scientifique :
Observer, raisonner avec rigueur.
Interpréter des résultats et en tirer des conclusions.
Comprendre qu’un effet peut avoir plusieurs causes.
Concevoir, Créer, Réaliser :
Mettre en œuvre un protocole.
Pratiquer des langages :
Utiliser des outils numériques.
Utiliser des logiciels d’acquisition, de simulation et de traitement de données.
Cadre de référence des compétences numériques (CRCN)
Environnement numérique
  • Évoluer dans un environnement numérique
Informations et données
  • Gérer des données

Déroulement global de la séquence

ACTIVITÉ
Durée : 2h Coût : 0 euros Sécurité : RAS
Outils numériques et ressources
  • Vidéo d’introduction de la visite (voir ci-dessous) ;
  • Fichier kmz :
    Histoire des Alpes 2020 - fichier kmz
  • Pour un meilleur confort, imprimer l’extrait de carte géologique de France au niveau des Alpes et sa légende (à plastifier afin que les élèves puissent prendre des notes progressivement) en format A3.
  • Microscope polarisant, lames et roches (gabbro, métagabbro à glaucophane, éclogite) + fiche identification des minéraux du métamorphisme.
  • Fiche technique Google Earth.
Activité élèves - format DOCX
Activité élèves - format ODT
Activité élèves - format PDF

Les élèves ont étudié les phénomènes géologiques de divergence et de convergence en classe de Première spécialité SVT. Cette partie sera en quelque sorte un exercice d’application avec quelques nouveautés.
L’étude de l’histoire alpine à partir de la carte géologique de France et d’un SIG permet de stimuler la motivation des plus curieux. En effet, les élèves trouvent la carte géologique de France très jolie et ils adorent s’évader sur Google Earth.
Cette activité ne remplace pas une sortie de terrain, mais peut être complémentaire en permettant aux élèves d’appréhender la géologie à grande échelle.
Voici les 3 points traités :

  • Étude des chevauchements alpins (interprétations et datation) ; Étude d’un pli alpin (interprétations) ;
  • Étude des ophiolites alpines (interprétations et datation) et d’une suture ophiolitique ;
  • Étude du métamorphisme alpin (principe et datation).

À la fin de la séance, les élèves pourront reprendre toutes leurs notes afin de prouver qu’il y a eu subduction et collision alpine et de dater ces évènements.
Cette activité s’appuie sur la conférence de Damien Jaujard donnée pour les professeurs de l’académie de Versailles le 2 juin 2020.

Déroulement détaillé de la séquence


Étape 1 : Vidéo introduction en classe entière : présentation du circuit et problématique.

Lors d’un moment de dialogue, il est rappelé les différentes étapes d’une orogénèse (activité1). La carte géologique de France est affichée en classe et sa légende est commentée. Les binômes ont aussi à leur disposition l’extrait de la structure alpine et la légende plastifiés.

Étape 2 : Le fichier "Histoire des Alpes 2020" est déposé sur le réseau du lycée ou bien déposé sur chaque poste. Les élèves ont aussi la fiche technique « Google Earth » sur leur paillasse.

Étape 3 : Étude des chevauchements du Galibier
On constate avec eux qu’il y a plusieurs traits noirs avec des triangles, globalement orientés Nord Sud et on rappelle ce qu’est une faille inverse. On suggère alors d’étudier une zone, le massif du Galibier, visible depuis le col du Lautaret. Ils doivent retrouver le panorama (fourni) et ajouter par la suite le calque « carte géologique Alpes » afin de constater que des terrains anciens sont au-dessus de terrains plus récents. Ils doivent en déduire qu’au niveau de ces traits noirs des terrains allochtones chevauchent des terrains autochtones plus récents. L’altération des terrains par la suite mène au panorama actuel.

Ensuite, ils datent ces chevauchements. On constate que des terrains d’âge jurassique chevauchent, le long du chevauchement pennique frontal, des terrains d’âge Eo-Oligocène : le chevauchement est donc post-Eo-Oligocène.

Étape 4 : Datation d’autres chevauchements alpins
Afin de s’exercer, ils devront dater 3 autres chevauchements alpins en continuant de suivre la colonne de gauche du fichier kmz.

Étape 5 : Réalisation du Profil topographique des Alpes Ouest-Est
Une corrélation entre les chevauchements et le relief alpin est mise en évidence à l’aide d’un profil topographique. Les élèves en déduisent alors que les chevauchements liés à la collision alpine génèrent du relief.

Étape 6 : Étude du massif du Chenaillet
L’arrêt célèbre du Chenaillet questionne sur la localisation d’un vestige océanique (voir carte géologique du Chenaillet dans le fichier kmz) au sein des Alpes. Ils en déduisent alors que l’océan alpin a disparu et a laissé quelques indices de sa présence.

Étape 7 : Suture ophiolitique
Les élèves doivent ensuite retrouver des traces de ces ophiolites au niveau de la chaine des Alpes afin de justifier le terme de « suture ophiolitique ».

Étape 8 : Étude du métamorphisme alpin (HP BT)
La fermeture océanique implique un processus de subduction, les élèves retrouvent des indices de roches ayant subi un métamorphisme lié à ce contexte géologique, donc de HP-BT au niveau des unités du Queyras et du Viso :
a. Arrêt Ville-Vieille (unité du Queyras)
b. Arrêt Saint-Véran (unité du Queyras)
c. Arrêt Viso (unité du Viso)
En fonction du temps, on pourra sortir les microscopes polarisants avec des lames de métagabbros du faciès schistes bleus et éclogites avec leur fiche d’identification et les roches associées.
Sur la légende de la carte géologique, il est noté l’âge du métamorphisme alpin ainsi que le gradient (F-SB ou F-Eclogitique).

ANALYSE ET ÉVALUATION DU DISPOSITIF
Plus-values dégagées Google-Earth permet de centraliser plusieurs documents dans un même fichier et de leur donner du sens en les géolocalisant. La superposition de la carte géologique au relief facilite la compréhension de la géologie de terrain. Le survol des zones à étudier avec le scroll (molette) de la souris permet de se représenter la disposition des terrains et du relief. Pour les plus doués, ils pourront même enregistrer leur visite.
Difficultés rencontrées Les élèves ne sont pas familiarisés avec cet outil et la notion de calque est parfois difficile à comprendre pour certains.
La connexion internet peut-être un frein car Google Earth demande une bande passante importante.
Pistes d’amélioration Réaliser une vidéo augmentée de questions avec H5P afin d’interroger progressivement les élèves. Par ailleurs, des aides ponctuelles facultatives peuvent être apportées aux élèves, en les positionnant de manière adaptée tout au long du parcours en ajoutant des repères.

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