Avertissement — à lire avant de commencer. Cette leçon n’est pas un corrigé du sujet ECE. Diffuser un corrigé officiel des ECE est interdit, et ce n’est de toute façon pas le but pédagogique. L’idée ici est de te donner des pistes de réflexion et une méthode pour aborder ce type de sujet : comment lire l’énoncé, identifier la question, construire une stratégie et anticiper les résultats. À toi ensuite de faire le travail intellectuel le jour de l’épreuve — c’est lui qui te vaudra des points.
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- Reconnaître le type d’un sujet ECE (classique ou poursuite de stratégie)
- Reconnaître un métagabbro à partir de sa composition minéralogique (plagioclase + pyroxène + minéraux métamorphiques)
- Comprendre la méthode Samarium/Néodyme (Sm/Nd) et identifier les minéraux datables (à Ca, à Al)
- Mobiliser la notion d’ophiolite comme vestige de croûte océanique disparue
- Distinguer une histoire ophiolitique simple (expansion + obduction) d’une histoire complexe (avec subduction)
- Anticiper les deux ressources complémentaires (minéralogie métamorphique + diagramme P-T)
- Construire une poursuite de stratégie en trois temps : le quoi, le comment, les résultats anticipés
- Communiquer tes résultats par photographie de lame mince titrée et légendée ou graphique sur tableur, et interpréter avec « J’observe / Or je sais / J’en déduis »
1. Quel type de sujet ECE est-ce ?
Avant de plonger dans le contenu, il faut d’abord reconnaître le type du sujet, car la stratégie attendue n’est pas la même.
Deux grands types de sujets ECE :
- Sujet « classique » (à l’ancienne). La partie A commence par « Élaborer une stratégie de résolution afin de déterminer… ». On te demande de proposer la stratégie avant toute manipulation. Ensuite tu mets en œuvre.
- Sujet « poursuite de stratégie ». Tu commences par une manipulation déjà cadrée, suivie d’une analyse de résultats. C’est seulement ensuite qu’on te demande de proposer une stratégie pour poursuivre la résolution du problème (avec une autre expérience, un autre angle).
Ici, dans le sujet 26_SVT_18, la stratégie t’est imposée en partie A : « déterminer si le métagabbro du Chenaillet a le même âge que celui de Balagne (181 ± 6 Ma) » par la méthode Sm/Nd. En partie B, on te demande de poursuivre la stratégie pour comparer les conditions de formation des deux gabbros (et donc leur histoire géologique complète). Particularité de ce sujet : deux ressources complémentaires sont annoncées en partie B. C’est donc un sujet de poursuite de stratégie.
2. Le contexte et la question scientifique
L’épreuve te transporte dans deux régions emblématiques pour la géologie des ophiolites en France : le massif du Chenaillet (Alpes occidentales, Hautes-Alpes / Italie) et la nappe de la Balagne (nord-ouest de la Corse). Dans les deux cas, on observe des métagabbros — c’est-à-dire des gabbros qui ont subi un métamorphisme. Les gabbros sont des roches plutoniques basiques (plagioclase + pyroxène), constitutifs de la croûte océanique inférieure. Leur présence sur les continents, intégrés à des unités tectoniques alpines ou corses, indique qu’ils sont des vestiges de lithosphère océanique aujourd’hui disparue, obductés sur le continent au moment de la fermeture d’un océan.
Les chercheurs ont déjà daté les métagabbros de Balagne à 181 ± 6 Ma (Jurassique inférieur). Ils se demandent si les métagabbros du Chenaillet appartiennent au même domaine océanique (la Téthys alpine, océan disparu refermé lors de la formation des Alpes) ou s’ils témoignent d’un autre océan. Mais l’âge ne suffit pas à conclure sur l’histoire géologique complète : il faut aussi comparer les conditions thermodynamiques de métamorphisme (P et T atteintes) pour savoir si les deux ophiolites ont suivi le même trajet (simple obduction ? ou subduction puis obduction ?).
La question scientifique du sujet : « Les métagabbros du Chenaillet et de Balagne ont-ils la même histoire géologique — même époque de formation et mêmes conditions d’évolution métamorphique ? » C’est la phrase à garder en tête du début à la fin. Ton isochrone Sm/Nd, ta comparaison d’âges et l’analyse minéralogique métamorphique en partie B doivent répondre à cette question précise, pas à une autre.
3. À quoi servent les ressources fournies ?
Les ressources d’un sujet ECE ne sont jamais là pour décorer. Chacune a une fonction précise dans la résolution. Avant de te lancer, prends 2 minutes pour identifier ce que chaque ressource t’apporte.
Ressource 1 — Échantillon macroscopique de métagabbro du Chenaillet + lame mince + microscope polarisant + planches d’identification. Elle te permet de vérifier la nature gabbroïque de la roche (plagioclase + pyroxène, structure grenue) et d’identifier les minéraux porteurs de Sm et de Nd. Le plagioclase calcique, riche en Ca et Al, est l’un des minéraux clés pour la méthode Sm/Nd : Sm et Nd y entrent en remplacement du Ca, en quantités mesurables. Sans cette étape d’identification minéralogique, l’application de Sm/Nd ne serait pas justifiable.
Ressource 2 — Fichier de rapports isotopiques (147Sm/144Nd et 143Nd/144Nd) des minéraux du Chenaillet + tableur. Elle te fournit les données numériques brutes nécessaires pour construire la droite isochrone Sm/Nd et calculer l’âge de cristallisation du métagabbro par t = ln(a+1)/λ avec λ = 6,54 × 10-12 an-1. C’est le cœur quantitatif de la partie A.
Ressource 3 — Tableau de composition minéralogique comparative (basalte / gabbro / granite). Elle te donne les critères discriminants pour confirmer la nature gabbroïque de l’échantillon : pourcentages typiques en plagioclase calcique (≈ 50 %), pyroxène (≈ 40 %), et minéraux accessoires. Sans cette ressource, la classification de la roche pourrait être incertaine, surtout si le métamorphisme a partiellement modifié la minéralogie initiale.
Ressource 4 — Âge du métagabbro de Balagne (181 ± 6 Ma) fourni en référence. C’est le point d’ancrage chronologique auquel tu vas confronter ton âge calculé pour le Chenaillet. Sans cette valeur, ta datation seule n’aurait pas de portée comparative et ne pourrait pas répondre à la question scientifique du sujet.
4. Le raisonnement scientifique du sujet
On peut maintenant relier les ressources entre elles pour bâtir le raisonnement. Suis bien la logique :
- Deux gabbros ophiolitiques de même âge peuvent provenir du même océan disparu (par exemple deux portions différentes du plancher de la Téthys alpine, accrétées au même moment à une dorsale océanique).
- Si les âges diffèrent significativement, ils témoignent d’océans différents ou de phases d’expansion distinctes (par exemple un océan rhéique paléozoïque pour l’un, la Téthys jurassique pour l’autre).
- L’âge seul ne suffit cependant pas à conclure sur des conditions de formation identiques : deux gabbros du même océan peuvent avoir suivi des trajets P-T différents (l’un resté en surface puis simplement obducté ; l’autre enfoui en subduction puis remonté), avec des minéralogies métamorphiques très distinctes (faciès schistes verts vs faciès schistes bleus à glaucophane).
- D’où la nécessité, en partie B, de compléter par une comparaison des paragenèses minéralogiques métamorphiques : c’est elle qui tranche définitivement la question d’une histoire géologique commune.
Conclusion logique : pour répondre à la question, il faut combiner deux approches : datation absolue par Sm/Nd (partie A) pour savoir si les deux gabbros sont contemporains, et caractérisation minéralogique métamorphique (partie B) pour savoir s’ils ont suivi le même trajet thermodynamique. La cohérence âge + métamorphisme tranche la question d’histoire commune.
5. Rappels théoriques : ophiolites, gabbro et méthode Sm/Nd
Les ophiolites (chapitre 1B.2) sont des fragments de lithosphère océanique obductés sur un continent, le plus souvent lors de la fermeture d’un océan suivie d’une collision continentale. Une ophiolite complète comprend (de bas en haut) : péridotites mantelliques, gabbros (croûte inférieure), complexe filonien, basaltes en coussins (croûte supérieure), sédiments océaniques. Leur étude permet de reconstituer l’histoire des océans disparus (cycles de Wilson, chapitre 1B.2 Topic 4).
Un gabbro est une roche plutonique basique (SiO2 ≈ 45-52 %), à structure grenue, composée principalement de plagioclase calcique et de pyroxène, parfois d’olivine. Un métagabbro est un gabbro qui a subi un métamorphisme : sa structure originelle peut être préservée mais sa minéralogie est partiellement transformée selon les conditions P-T atteintes. Métamorphisme de faible P (faciès schistes verts) → apparition de chlorite, actinote ; métamorphisme HP-BT (faciès schistes bleus) → glaucophane, lawsonite (témoignant d’une subduction).
La méthode Sm/Nd exploite la désintégration radioactive du 147Sm en 143Nd, avec une constante λ = 6,54 × 10-12 an-1 (demi-vie ≈ 106 Ga, donc adaptée aux roches anciennes ou riches en éléments lourds). Le samarium et le néodyme sont des terres rares (REE) à comportement géochimique très voisin, peu sensibles aux altérations et au métamorphisme. La méthode est donc particulièrement robuste pour dater des roches qui ont subi des transformations, comme les métagabbros, là où Rb/Sr ou K/Ar seraient remis à zéro.
Attention : Sm/Nd s’applique préférentiellement aux roches basiques à ultrabasiques (gabbros, basaltes, péridotites) qui contiennent des plagioclases calciques et/ou des pyroxènes, là où les terres rares Sm et Nd sont présentes en quantités mesurables. Pour les granites pauvres en Ca, c’est plutôt Rb/Sr qui est utilisé. Le choix de la méthode dépend donc directement de la chimie de la roche à dater.
6. Construire ta stratégie en trois temps
Comme il s’agit d’un sujet « poursuite de stratégie », ta proposition de stratégie n’intervient qu’en partie B : on te demande comment vérifier que les deux gabbros ont les mêmes conditions de formation. Tu utilises cependant la même grille en trois temps que pour un sujet classique.
Une stratégie ECE se formule toujours selon trois axes :
- LE QUOI — qu’est-ce que je cherche à mettre en évidence ?
- LE COMMENT — comment je m’y prends concrètement (matériel, manipulation, mesures) ?
- LES RÉSULTATS ANTICIPÉS — qu’est-ce que j’attends comme résultat et comment je conclurai dans chaque cas ?
Appliquons cette grille à la poursuite de stratégie demandée :
Le QUOI
Je cherche à déterminer si les métagabbros du Chenaillet et de Balagne ont suivi les mêmes conditions de métamorphisme (mêmes pressions, mêmes températures, donc même histoire tectonique) ou si leurs paragenèses minéralogiques signent des trajets distincts (subduction profonde dans un cas, simple obduction dans l’autre).
Le COMMENT
Je propose de comparer les minéralogies métamorphiques des deux échantillons : (1) lister les minéraux présents dans chaque métagabbro (en partant de la lame mince et de la documentation pour Balagne). (2) Identifier les minéraux index du métamorphisme (glaucophane, lawsonite = HP-BT subduction ; hornblende, plagioclase = conditions plus chaudes ; chlorite, actinote = schistes verts, basse P et T). (3) Positionner chaque assemblage dans un diagramme P-T (ressource complémentaire) pour identifier le faciès métamorphique atteint. (4) Conclure sur la similarité ou la différence des histoires géologiques.
Les RÉSULTATS ANTICIPÉS
Plusieurs scénarios sont possibles, et chacun m’oriente vers une conclusion différente :
- Scénario 1 — Mêmes minéraux index dans les deux gabbros (par exemple chlorite + actinote partout) : les deux ophiolites ont subi un métamorphisme léger comparable. Histoire géologique similaire (expansion + obduction sans subduction profonde) — typique du modèle Chenaillet.
- Scénario 2 — Minéraux index HP-BT (glaucophane) dans l’un mais pas dans l’autre : l’un des gabbros a subi une subduction profonde avant d’être remonté et obducté ; l’autre est resté en surface. Histoires distinctes, bien qu’éventuellement issues du même océan.
- Scénario 3 — Âges différents (Chenaillet ≠ 181 Ma) : les deux gabbros proviennent d’océans différents. Histoires nécessairement distinctes.
7. La mise en œuvre pratique
Pour la partie A, ta manipulation est imposée. Concentre-toi sur la précision et la rigueur des deux étapes.
Étape 1 — Observation macroscopique et microscopique du métagabbro du Chenaillet. À l’œil nu, repère la structure grenue (cristaux visibles, jointifs), confirme l’aspect basique (couleur sombre). En lame mince, identifie les plagioclases à leurs macles polysynthétiques (bandes claires-sombres alternées en lumière polarisée analysée) et les pyroxènes à leurs clivages à ~90° et leur biréfringence forte. Note également les minéraux métamorphiques éventuels (chlorite verte, actinote, glaucophane bleu) qui renseignent sur les conditions d’évolution.
Étape 2 — Construction de l’isochrone Sm/Nd sur tableur. Saisis les rapports 147Sm/144Nd en abscisse et 143Nd/144Nd en ordonnée pour chaque minéral analysé. Trace le nuage de points, ajoute une droite de régression linéaire et affiche l’équation. Relève le coefficient directeur a et calcule l’âge par t = ln(a+1) / (6,54 × 10-12) an-1. Convertis en Ma. N’oublie pas d’estimer l’incertitude.
Sécurité. Manipule la lame mince avec précaution (verre fragile, bord coupant). Sauvegarde régulièrement ton fichier tableur. Si la lame est huilée, nettoie l’objectif avant de la ranger pour ne pas le laisser graisseux.
8. Que pourrait être la ressource complémentaire (partie B) ?
Dans tous les sujets ECE, la partie B prévoit l’appel de l’examinateur pour obtenir une ressource complémentaire. Ici, deux ressources sont annoncées. Anticiper leur nature est un excellent réflexe d’élève.
Sur ce sujet précis, les deux ressources complémentaires pourraient être :
- Première ressource — Tableau comparatif des paragenèses minéralogiques métamorphiques du Chenaillet et de Balagne. Liste des minéraux index présents dans chaque échantillon (glaucophane, lawsonite, hornblende, chlorite, actinote, épidote…), avec leur fréquence et leur rôle dans la définition du faciès métamorphique. Permet une lecture directe des conditions thermodynamiques subies.
- Seconde ressource — Diagramme P-T des faciès métamorphiques (Pression en MPa ou GPa en ordonnée, Température en °C en abscisse) avec les domaines des principaux faciès (schistes verts, schistes bleus, éclogites, granulites, amphibolites). Permet de positionner précisément chaque paragenèse et d’en déduire le trajet P-T subi par la roche.
- Variante possible : une carte tectonique simplifiée de l’Europe alpine et corso-sarde, situant le Chenaillet et Balagne dans le contexte plus large de la Téthys alpine refermée.
- Autre variante : un schéma reconstituant l’évolution géodynamique de la Téthys ligure du Jurassique à aujourd’hui (ouverture, subduction, obduction, collision alpine).
Quelle qu’elle soit, chaque ressource doit toujours être mobilisée explicitement dans ta conclusion : ne la regarde pas seulement, cite-la et explique en quoi elle conforte (ou nuance) ton interprétation des résultats expérimentaux.
9. Communiquer les résultats et interpréter
Pour la partie B, présente tes résultats sous une forme claire — deux options classiques sont attendues selon la nature de tes données.
Option 1 — Photographie titrée et légendée de la lame mince. Capture une zone représentative du métagabbro à travers l’oculaire. Présente la photo avec un titre informatif (« Lame mince du métagabbro du Chenaillet, microscope polarisant, ×100, polariseurs croisés »), précise le grossissement, indique le type d’éclairage (LPNA ou LPA), ajoute une échelle et légende les minéraux identifiés en distinguant minéraux magmatiques originels (plagioclase à macles polysynthétiques, pyroxène) et minéraux métamorphiques surimposés (chlorite, actinote, voire glaucophane).
Option 2 — Production sur tableur. Construis un graphique de l’isochrone Sm/Nd du métagabbro du Chenaillet avec nuage de points, droite de régression linéaire, équation et coefficient R² affichés. Titre informatif (« Isochrone Sm/Nd du métagabbro du Chenaillet, Alpes occidentales »), axes nommés (rapports isotopiques sans dimension). Tu peux compléter par un tableau comparatif Chenaillet vs Balagne à 4 colonnes : nom du gabbro, âge ± incertitude, minéraux métamorphiques, faciès déduit.
Interpréter les résultats
Adopte la structure d’analyse en trois temps, attendue à l’épreuve. Elle force la rigueur du raisonnement et te fait gagner des points :
Exemple appliqué au sujet (si Chenaillet ≈ 180 Ma sans glaucophane, Balagne 181 Ma avec glaucophane) :
- J’observe… que la lame mince du métagabbro du Chenaillet présente des plagioclases à macles polysynthétiques et du pyroxène (structure gabbroïque préservée) accompagnés de chlorite et d’actinote, mais sans glaucophane ; que l’isochrone Sm/Nd donne un âge d’environ 180 ± 10 Ma ; et que la ressource complémentaire indique que Balagne (181 ± 6 Ma) contient du glaucophane et de la lawsonite.
- Or je sais que… deux gabbros de même âge peuvent provenir du même océan disparu ; que les minéraux index renseignent sur le trajet P-T subi (chlorite + actinote = schistes verts, basse P et T ; glaucophane + lawsonite = schistes bleus, HP-BT, donc subduction) ; et que la Téthys alpine s’est ouverte vers -180 Ma puis refermée par subduction-collision au Crétacé-Cénozoïque.
- J’en déduis que… les deux métagabbros sont contemporains (même époque d’expansion océanique ≈ -180 Ma, vraisemblablement la Téthys alpine) mais ont suivi des trajets P-T distincts : le Chenaillet est resté en surface puis simplement obducté (pas de subduction profonde), tandis que Balagne a été entraîné en subduction (faciès schistes bleus) avant d’être ré-exhumé. Même âge mais histoires distinctes.
10. La conclusion : revenir à la question initiale
Ta conclusion doit faire 3 choses : (1) rappeler l’âge calculé pour le Chenaillet (avec incertitude) et le comparer à celui de Balagne (181 ± 6 Ma), (2) intégrer la comparaison des paragenèses métamorphiques pour identifier les trajets P-T, (3) répondre explicitement à la question posée — même histoire géologique ou histoires distinctes ? Pense aussi à intégrer les deux ressources complémentaires obtenues auprès de l’examinateur.
Exemple de formulation type (mêmes âges mais conditions différentes) :
« L’isochrone Sm/Nd du métagabbro du Chenaillet donne un âge de cristallisation d’environ 180 ± 10 Ma, statistiquement indistinguable de celui de Balagne (181 ± 6 Ma). Les deux ophiolites sont donc contemporaines et témoignent vraisemblablement de la même ouverture océanique (la Téthys alpine au Jurassique inférieur). Cependant, la comparaison des paragenèses métamorphiques (ressource complémentaire 1) montre que le Chenaillet contient chlorite et actinote (faciès schistes verts, basse pression) tandis que Balagne présente du glaucophane et de la lawsonite (faciès schistes bleus, haute pression et basse température). Positionnés dans le diagramme P-T (ressource complémentaire 2), ces assemblages correspondent à des trajets distincts : le Chenaillet est resté en surface puis a été simplement obducté, alors que Balagne a été entraîné en subduction profonde avant d’être ré-exhumé. Les deux gabbros sont contemporains et issus probablement du même océan, mais leur histoire géologique ultérieure est distincte : le Chenaillet n’a pas connu de subduction, contrairement à Balagne. »
11. Les pièges fréquents à éviter
Piège n°1 — Ne pas identifier le type de sujet. Ici la stratégie initiale est imposée. Tu n’as pas à la justifier longuement avant de manipuler. La proposition de stratégie n’arrive qu’en partie B (comparaison des conditions de formation).
Piège n°2 — Confondre un gabbro et un basalte. Les deux ont la même composition chimique (basique) mais une structure très différente : gabbro = grenue (refroidissement lent en profondeur, croûte océanique inférieure) ; basalte = microlitique (refroidissement rapide en surface, coulées et pillow-lavas). Seule la structure grenue justifie l’identification gabbroïque.
Piège n°3 — Conclure sur une histoire commune à partir des seuls âges. Même âge ne signifie pas même histoire : deux fragments d’un même océan peuvent avoir suivi des trajets P-T très différents. La paragenèse minéralogique est l’argument décisif.
Piège n°4 — Oublier que l’incertitude additionnée détermine si les âges sont vraiment identiques. Pour comparer 181 ± 6 et 180 ± 10, l’intervalle [175 ; 187] (Balagne) chevauche largement [170 ; 190] (Chenaillet) : les âges sont statistiquement indistinguables. Mais si tu trouvais 160 ± 5, l’intervalle [155 ; 165] ne chevaucherait pas, et la différence serait significative.
Piège n°5 — Ne pas exploiter les deux ressources complémentaires. Le sujet en annonce deux en partie B. Toutes deux doivent apparaître dans ta conclusion : la liste minéralogique pour identifier les minéraux index, le diagramme P-T pour en déduire le trajet thermodynamique. Si tu n’en mobilises qu’une, ta démonstration est incomplète.
12. Indice / cause / exemple — métagabbros et histoires ophiolitiques
- Indice : minéralogie métamorphique d’un métagabbro (glaucophane bleu = HP-BT subduction ; hornblende verte = conditions intermédiaires ; chlorite + actinote = schistes verts, basse P et T)
- Cause : le métamorphisme reflète le trajet P-T subi par la roche depuis sa cristallisation initiale en plancher océanique — un trajet de subduction profonde donne du glaucophane (haute pression), une simple obduction donne au plus des schistes verts
- Exemple : les ophiolites du Chenaillet (Alpes) n’ont jamais subi de subduction profonde et préservent leur structure océanique originelle ; à l’inverse, les ophiolites du Mont Viso (Italie) ont été entraînées en subduction jusqu’au faciès éclogite (HP-HT) puis ré-exhumées. Le Chenaillet et le Viso ont des âges proches mais des histoires totalement distinctes — illustration directe du principe : âge ne fait pas histoire
Ce qu’il faut retenir
- Type de sujet : poursuite de stratégie avec deux ressources complémentaires en B (minéralogie métamorphique + diagramme P-T)
- Question du sujet : les métagabbros du Chenaillet et de Balagne ont-ils la même histoire géologique ?
- Ophiolite : vestige de croûte/lithosphère océanique disparue, obducté sur un continent lors de la fermeture d’un océan
- Méthode Sm/Nd : adaptée aux roches basiques à ultrabasiques anciennes (gabbros, basaltes, péridotites), robuste face au métamorphisme — λ = 6,54 × 10-12 an-1
- Deux scénarios majeurs : (a) mêmes âges + mêmes paragenèses → histoire identique ; (b) mêmes âges mais paragenèses différentes → même océan mais trajets P-T distincts
- Stratégie en 3 temps : LE QUOI (comparer conditions de formation) / LE COMMENT (paragenèses + diagramme P-T) / LES RÉSULTATS ANTICIPÉS (histoire identique ou distincte)
- Communiquer les résultats : photographie de lame mince titrée et légendée OU graphique de l’isochrone sur tableur + tableau comparatif
- Interpréter : J’observe… / Or je sais… / J’en déduis…
- Lien au cours : 1B.1 (datation Sm/Nd) + 1B.2 (ophiolites, cycles de Wilson, ouverture-fermeture d’océans)
- Conclusion finale : même âge ≠ même histoire — la paragenèse métamorphique tranche
Fichiers de l’exercice
🤖 Synthèse rédigée avec assistance IA à partir des cours universitaires et de sources académiques de référence.
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