TP2: MAINTIEN DE L’EQUILIBRE ISOSTATIQUE EN DOMAINE CONTINENTAL

1. TP2: MAINTIEN DE L’EQUILIBRE ISOSTATIQUE EN DOMAINE CONTINENTAL

2. SITUATION DECLENCHANTE Les modifications du relief en domaine continental Mont Blanc, dans le massif du Mont-Blanc, point culminant de la chaîne des Alpes avec une altitude de 4 810 mètres. La chaîne des Alpes résulte de l’orogénèse alpine et s’est formée il y a environ 30 Ma. Roc'h Trevezel point culminant de la partie bretonne du Massif armoricain dans les monts d'Arrée. Il atteint 384 mètres d'altitude. Les monts d’Arrée résultent de l’orogénèse hercynienne et se sont formés il y a environ 360 Ma. Fonte des glaciers au Groenland

3. PROBLEMATIQUE Comment se maintient l’équilibre isostatique en domaine continental après des modifications du relief.

4. OBJECTIF • Valider l’hypothèse qu’un nouvel équilibre isostatique peut se réaliser selon le modèle d’Airy suite à la formation d’une chaîne de montagne continentale (exemple le massif alpin), en confrontant les profondeurs du Moho fournies selon le modèle et les profondeurs mesurées par sismique réflexion. • Utiliser un modèle analogique pour quantifier le réajustement isostatique de la croûte continentale suite à la fonte d’une calotte glaciaire, en prenant l’exemple du Groenland. • Comparer les résultats obtenus par le modèle analogique à ceux obtenus grâce à une simulation numérique selon le modèle d’Airy et discuter ces résultats par une argumentation critique du modèle analogique.

5. CONSIGNE • Obtenir le profil topographique (ou profil d’élévation) de la coupe des Alpes allant du lac d’Annecy à Ivrée en Italie grâce au fichier kmz Annecy-Ivréedu « logiciel « Google Earth » (voir fiche techniquedocAjouter un trajet). • Relever l’altitude maximale pour chaque bloc de 25 km et les noter dans le tableau du fichier TP2-TS-2013 IsostasieCroûteContinentaledu « logiciel Excel ». • Etablir les formules du principe d’isostasie afin de renseigner les autres cases du tableau. Voir Fiche d’aide principe d’isostasie. • Noter la profondeur du Moho calculé. • Relever, à partir des isobathes du Moho (courbes de même profondeur), la profondeur du Moho (mesuré par la vitesse de propagation des ondes sismiques sous le massif alpin) tous les 25 km le long du profil topographique Annecy-Ivrée. • Sur une même feuille Excel, placer le profil topographique, et les 2 graphes correspondant au Moho calculé et au Moho mesuré. • Les analyser afin de valider l’hypothèse testée. • Modéliser la croûte continentale du Groenland d’une épaisseur de 36 km reposant sur le manteau et la calotte glaciaire d’une épaisseur de 8 km grâce au dispositif analogique. Voir Fiches Protocole et Dispositif du modèle analogique d’isostasie. • Faire « fondre » la calotte glaciaire de moitié puis totalement. • Noter, à chaque manipulation, l’altitude de la partie supérieure de la croûte et la profondeur du Moho. • Simuler de façon numérique le cas du Groenland par le logiciel « SimulAiry ». Voir Fiche d’utilisation simplifiée du logiciel « SimulAiry ». • Noter l’altitude de la partie supérieure de la croûte (= profondeur du socle) et la profondeur du Moho. • Comparer ces valeurs avec celles obtenues avec le modèle analogique et réaliser une critique argumentée du modèle analogique.

6. Profil topographique Annecy-Ivrée Fichier kmz Annecy-Ivrée Aide principe d’isostasie Calcul de la profondeur du Moho sous le massif alpin Voir Fichier Excel Protocole du modèle analogique d’isostasie Isobathes du Moho au niveau des Alpes Utilisation simplifiée du Logiciel SimulAIRY Dispositif du modèle analogique d’isostasie

7. Ressources Consigne H= profondeur du Moho r1= densité croûte continentale r2= densité manteau lithosphérique

8. Ressources PROTOCOLE DE L’EMPILEMENT ET DE MISE EN PLACE DES BLOCS DU DISPOSITIF Consigne Attention : le niveau du gel ou de l’eau salée doit être réajusté au niveau du fond des océans après chaque ajout ou retrait de bloc.

9. Ressources Dispositif du modèle analogique d’isostasie Consigne Ce modèle analogique permet d’étudier le réajustement isostatique de la croûte continentale suite à l’érosion des reliefs ou à la fonte d’une calotte polaire. Ce modèle est constitué : • d’une cuve cylindrique aux parois transparentes(1) équipée d’une échelle verticale graduée en km (1cm = 2km(2),) • cuve remplie d’eau salée densité 1,064 (jusqu’à – 8 km) • de 18 blocs de 2cm de hauteur empilables de teinte brune à beige (3) de densité 0, 87 • de 6 blocs blancs de 2cm de hauteur empilables (3bis) de densité 0, 87 • de deux index coulissage (4), • d’une indication de la valeur moyenne de l’épaisseur croûte continentale et océanique (5) Pour tester votre compréhension du modèle

10. Ressources Consigne QUESTION : Dans le tableau ci-dessous, indiquez à quoi correspondent les différents éléments du modèle analogique au niveau du modèle vrai (c'est-à-dire du globe terrestre). QUESTION: Précisez quelques limites de ce modèle analogique.

11. 40 bassins sédimentaires périphériques 45 35 Annecy 50 60 sédiments plissés socle 55 55 26 50 Ivrea 45 28 isobathe du Moho (équidistanc de 5 Km > 30 Km Equidistance de 2 Km<30Km 35 30 40 40 35 24 30 28 26 Ressources Isobathes du Moho au niveau des Alpes Consigne

12. Simuler une glaciation puis une déglaciation Ressources Consigne