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Soulier Ghislain
Created on August 17, 2023
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Transcript
LA BOITE A OUTILS SVT
LA STRUCTURE DE LA TERRE
Contraste entre continents et océans
Connaitre l'intérieur de la Terre
STRUCTURE ET DYNAMIQUE INTERNE DE LA TERRE
La chaleur interne de la Terre
LA DYNAMIQUE DE LA LITHOSPHERE
La mobilité horizontale de la lithosphère
La dynamique des zones de divergence
Les transformations de la lithosphère océanique
La dynamique des zones de convergence
La formation des magmas en zone de convergence
Les zone de collision continetales
PLaN DE TRAVAIL LA STRUCTURE DU GLOBE
LA STRUCTURE DE LA TERRE
Contraste entre continents et océans
Connaitre l'intérieur de la Terre
La chaleur interne de la Terre
LA DYNAMIQUE DE LA LITHOSPHERE
La mobilité horizontale de la lithosphère
La dynamique des zones de divergence
Les transformations de la lithosphère océanique
La dynamique des zones de convergence
La formation des magmas en zone de convergence
Les zone de collision continetales
LA STRUCTURE DU GLOBE CONTRASTE ENTRE OCEANS ET CONTINENTS
LA STRUCTURE DE LA TERRE
Contraste entre continents et océans
Obligatoire
Connaitre l'intérieur de la Terre
Etude des roches de la croûte continentale et océanique
la distribution bimodale des altitudes
La chaleur interne de la Terre
Réaliser un tableau afin de caractériser les roches de la croûte océanique et de la croûte continentale
Décrivez la répartition des reliefs à la surface de la Terre
LA DYNAMIQUE DE LA LITHOSPHERE
La mobilité horizontale de la lithosphère
Obligatoire
La dynamique des zones de divergence
Les transformations de la lithosphère océanique
des contrastes entre océans et continents
AUTOEvaluatION
Identifier les roches présentes dans les océans puis celles que l’on retrouve sur les continents.
Valider le QCM proposé
La dynamique des zones de convergence
La formation des magmas en zone de convergence
Les zone de collision continetales
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LA STRUCTURE DU GLOBE CONNAITRE L'INTERIEUR DE LA TERRE
LA STRUCTURE DE LA TERRE
Contraste entre continents et océans
Connaitre l'intérieur de la Terre
Documents associés
Activités pratiques
La chaleur interne de la Terre
Obligatoire
Zone d'Ombre
LA DYNAMIQUE DE LA LITHOSPHERE
Modéliser la zone d'ombre
La mobilité horizontale de la lithosphère
Modèle sismique
La dynamique des zones de divergence
Les transformations de la lithosphère océanique
Obligatoire
Evaluation
La dynamique des zones de convergence
La formation des magmas en zone de convergence
Les zone de collision continetales
LA STRUCTURE DU GLOBE LA CHALEUR INTERNE DE LA TERRE
LA STRUCTURE DE LA TERRE
Bain géothermique en IslandeLandmannlaugar : « Les bains chauds des gens du pays »Cette région, située dans le sud du pays, est considérée comme l’une des plus belles et des plus surprenantes d’Islande. D’innombrables bains chauds naturels, montagnes multicolores avec solfatares et fumeroles, champs de cendres et lacs bleu azur ont fait la réputation de ce parc national, fierté de la population locale.
Contraste entre continents et océans
Connaitre l'intérieur de la Terre
Document de référence
La chaleur interne de la Terre
LA DYNAMIQUE DE LA LITHOSPHERE
Le gradient géothermique
Lithosphère et asthénosphère
Qu'est ce qu'un modèle ?
Une observation étonnante
La mobilité horizontale de la lithosphère
Principe de la tomographie sismique
modélisation des transferts thermiques
La dynamique des zones de divergence
Obligatoire
Les transformations de la lithosphère océanique
la tomographie sous l'Islande
Le géotherme terrestre
La dynamique des zones de convergence
Représentation du gradient géothermique moyen
Modélisation de la tomographie
La formation des magmas en zone de convergence
Obligatoire
EVALUATION
Les zone de collision continetales
PLaN DE TRAVAIL dynamique de la lithosphere
LA STRUCTURE DE LA TERRE
Contraste entre continents et océans
Connaitre l'intérieur de la Terre
La chaleur interne de la Terre
LA DYNAMIQUE DE LA LITHOSPHERE
La mobilité horizontale de la lithosphère
La dynamique des zones de divergence
Les transformations de la lithosphère océanique
La dynamique des zones de convergence
La formation des magmas en zone de convergence
Les zone de collision continetales
mobilite horizontale de la lithosphère
LA STRUCTURE DE LA TERRE
Qui n’a jamais eu envie de se trouver dans un lieu où en quelques pas vous pourrez passer d’un continent à un autre ? Situé à l’ouest de la péninsule de Reykjane, le pont de Miðlína enjambe deux continents l’Europe et l’Amérique. Ce pont est facilement accessible depuis la route 425 entre les villes de Grindavik et d’Hafnir. Le site est étonnant. Le pont se trouve au milieu d’un champ de lave complètement désertique. Il n’a aucune utilité en soi excepté celle de nous faire traverser d’un continent à un autre.
Contraste entre continents et océans
Connaitre l'intérieur de la Terre
La chaleur interne de la Terre
déplacement absolu des plaques lithosphériques
Le volcanisme intraplaque
LA DYNAMIQUE DE LA LITHOSPHERE
Modèle de la mobilité horizontale des plaques lithosphériques
L'étude des alignements volcaniques liés aux points chauds: les îles Hawaii
La mobilité horizontale de la lithosphère
L'étude des mesures géodésiques satellitaires
Schéma d'interprétation de l'alignement volcanique Hawaii-Empereur.
La dynamique des zones de divergence
Obligatoire
Comprendre le principe du GPS
Modéliser les points chauds
Les transformations de la lithosphère océanique
Obligatoire
La dynamique des zones de convergence
Calculer la vitesse de déplacement d'un point.
Âge des volcans de l'archipel d'Hawaii.
Obligatoire
La formation des magmas en zone de convergence
utiliser les données GPS dans différents zones
EVALUATION
Obligatoire
Les zone de collision continetales
La dynamique des zones de divergence
LA STRUCTURE DE LA TERRE
partie 1
En 1962, le géologue Harry Hess propose que le plancher océanique se forme au niveau de la dorsale, s'en écarte de part et d'autre à la manière d'un double tapis roulant, puis finit par plonger dans le manteau au niveau des grandes fosses océaniques. Selon lui, les mouvements de convection seraient le moteur de ce processus. On sait aujourd'hui que cette expansion océanique résulte de la divergence des plaques lithosphériques au niveau des dorsales.
Contraste entre continents et océans
Connaitre l'intérieur de la Terre
La chaleur interne de la Terre
Le paléomagnétisme, témoin de l'activitéé des dorsales
Caractériser les limites de plaques lithosphériques
LA DYNAMIQUE DE LA LITHOSPHERE
les basaltes : des roches aimantées
Variation du flux thermique à la surface de la Terre
La mobilité horizontale de la lithosphère
Caractéristiques géologiques des limites de plaques
les inversions du champ magnétique terrestre
La dynamique des zones de divergence
modéliser le paléomagnétisme
Modéliser plis et failles
Les transformations de la lithosphère océanique
Obligatire
Obligatoire
La dynamique des zones de convergence
La formation des magmas en zone de convergence
Les zone de collision continetales
La dynamique des zones de divergence
LA STRUCTURE DE LA TERRE
partie 2
Dans les modèles de la dynamique interne de la Terre, les dorsales océaniques sont des limites entre plaques divergentes, où les plaques se déplacent en sens opposé. Cette extension océanique est compensée par la mise en place d'une nouvelle lithosphère océanique à partir de l'asthénosphère. C'est l'accrétion océanique. Extension et accrétion sont les deux mécanismes responsables de l'expansion océanique.
Contraste entre continents et océans
Connaitre l'intérieur de la Terre
La chaleur interne de la Terre
les roches de la lithosphère océanique
origine du magma des dorsales
LA DYNAMIQUE DE LA LITHOSPHERE
Les basaltes : des roches aimantées
Coupe de la lithosphère océanique
La mobilité horizontale de la lithosphère
Modéliser la formation des roches d'une dorsale
Les inversions du champ magnétique terrestre
La dynamique des zones de divergence
Modéliser le paléomagnétisme
Modéliser la fusion partielle de la péridotite
Les transformations de la lithosphère océanique
Obligatoire
Obligatoire
La dynamique des zones de convergence
La formation des magmas en zone de convergence
EVALUATION
Obligatoire
Les zone de collision continetales
Les transformations de la lithosphere océanique
LA STRUCTURE DE LA TERRE
Evolution des propriétés physiques de la lithosphère océanique
Contraste entre continents et océans
Les étapes de résolution
Pour reconstituer l'évolution des propriétés physiques (température, profondeur, épaisseur, densité) de la lithosphère océanique au cours de son éloignement de la dorsale, nous allons construire un modèle numérique basé sur l'exploitation de différentes données (thermiques, sismiques, ...).
Connaitre l'intérieur de la Terre
Les données
La chaleur interne de la Terre
LA DYNAMIQUE DE LA LITHOSPHERE
La mobilité horizontale de la lithosphère
Evolution des propriétés chimiques de la lithosphère océanique
La dynamique des zones de divergence
Au niveau des dorsales, de l’eau de mer s’infiltre dans des fractures et circulent au contact des roches de la croûte océanique. Il se produit alors des réactions entre ces liquides chauds et les roches.
Les transformations de la lithosphère océanique
Obligatoire
Les étapes de résolution
La dynamique des zones de convergence
La formation des magmas en zone de convergence
Les données
EVALUATION
Obligatoire
Les zone de collision continetales
La dynamique des zones de convergence
LA STRUCTURE DE LA TERRE
Alerte. L’immense volcan péruvien Ubinas est au bord de l’explosionLe niveau d’alerte est monté d’un cran, lundi 3 juillet, autour de l’Ubinas, qui était entré en éruption le 22 juin dernier et menace désormais d’exploser. Les quelque 2 000 habitants des villages qui l’entourent doivent se préparer à l’évacuation.
Contraste entre continents et océans
Connaitre l'intérieur de la Terre
caractéristiques sismiques et magmatiques des zones de subduction
Les roches magmatiques formées dans les zones de subduction
La chaleur interne de la Terre
LA DYNAMIQUE DE LA LITHOSPHERE
modéliser une zone de subduction
Les roches d'une zone de subduction
Obligatoire
La mobilité horizontale de la lithosphère
Un volcanisme explosif
Les roches magmatiques
La dynamique des zones de divergence
Ressources à exploiter
Le magma des zones de subduction
Les transformations de la lithosphère océanique
Le volcanisme de subduction
La dynamique des zones de convergence
EVALUATION
Obligatoire
La formation des magmas en zone de convergence
Les zone de collision continetales
Origine de la formation des magmas dans les zones de subduction
LA STRUCTURE DE LA TERRE
Modélisation du rôle de fondant de l’eau dans la fusion partielle de la péridotite
Contraste entre continents et océans
Un texte de la Minute Recherche par Damien Freitas (LMV). Les minéraux présents dans le manteau terrestre subissent plusieurs changements de structure entre 410 et 660 km de profondeur. Cette zone appelée zone de transition mantellique est considérée comme le plus grand réservoir d’eau de notre planète.
Connaitre l'intérieur de la Terre
Link
La chaleur interne de la Terre
L’hydratation du coin du manteau au-dessus de la plaque plongeante
LA DYNAMIQUE DE LA LITHOSPHERE
Un magma se forme par fusion partielle de roches mais de quelles plaques lithosphériques provient le magma dans une zone de subdution : de la plaque subduite ou de la plaque chevauchante ?
La mobilité horizontale de la lithosphère
Obligatoire
Link
La dynamique des zones de divergence
Protocole 2
Protocole 1
J'ai reussi si...
Les transformations de la lithosphère océanique
documents: le magma en zone de subduction
La dynamique des zones de convergence
Des ressources pour pouvoir répondre aux questions de cette partie.
La formation des magmas en zone de convergence
EVALUATION
Obligatoire
Link
Les zone de collision continetales
La formation de reliefs dans les zones de collision continentale
LA STRUCTURE DE LA TERRE
TP format ECE
Link
Contraste entre continents et océans
Les chaînes de montagnes (Alpes, Pyrénées, Himalaya) sont issues de la collision entre 2 plaques lithosphériques continentales. La collision implique un raccourcissement mais aussi un épaississement de la croûte. Les terrains se déforment de façon cassante ou souple pour former des structures caractéristiques des zones de collision observées dans les chaînes de montagnes.
Connaitre l'intérieur de la Terre
La chaleur interne de la Terre
Link
LA DYNAMIQUE DE LA LITHOSPHERE
Document ressource 1
En géologie , le terme compression fait référence à un ensemble de contraintes dirigées vers le centre d'une masse rocheuse. La résistance à la compression fait référence à la contrainte de compression maximale qui peut être appliquée à un matériau avant la rupture.
La mobilité horizontale de la lithosphère
La dynamique des zones de divergence
Link
Les transformations de la lithosphère océanique
document ressource 2
Le Pli Couché de Saint Clément (hautes Alpes) est la preuve des forces titanesques qui ont entraîné la formation de la chaîne alpine, il y a 30 à 40 Ma. Les roches du pli datent du Crétacé Supérieur. Ce sont des roches sédimentaires de mer profonde qui se sont disposées en strates en alternant grès et schistes.
La dynamique des zones de convergence
La formation des magmas en zone de convergence
Nous avons rédigé et proposé au professeur une stratégie de résolution réaliste. Nous avons obtenu le code pour accéder au protocole complet
Les zone de collision continetales
Vous ne pouvez accéder à cette page que si cotre stratégie est valide
Introduire le mot de passe
Réalisé par....
Crédits images
ressources extérieures
Le pli saint Clément
Document 2 : Evolution des roches de la croûte océanique depuis leur mise en place à la dorsale jusqu’à leur entrée dans une subduction. La composition chimique des roches est indiquée ainsi que la formule chimique des minéraux. La présence de radicaux hydroxylés (-OH) dans les minéraux d’une roche témoigne de son hydratation (présence d’eau).
Document 3 : Transformations minéralogiques et domaine de stabilité de quelques minéraux. Le géotherme de subduction indique l’évolution des conditions de pression et de température (P/T) rencontrées par les roches de la croûte océanique d’une plaque subduite.
Q2 : Identifier les transformations minéralogiques subies par les roches de la croûte océanique au cours de l’expansion océanique (docs 2 et 3). Q3 : Identifier les transformations minéralogiques subies par les roches de la croûte océanique au cours de la subduction (docs 2 et 3). Indiquer quelles seront les conséquences de ces transformations sur le coin du manteau de la plaque chevauchante. En conclusion, replacer sur le schéma du doc 3 les roches dans leur domaine de stabilité respectif : - Un gabbro (G1), un métagabbro domaine schiste vert (M2), un métagabbro domaine schiste bleu (M3), une éclogite (M4). - Puis relier ces différentes roches par une flèche illustrant l’histoire d’un gabbro depuis sa formation jusqu’à la subduction.
► Objectif : On cherche à expliquer la présence d’une zone d’ombre entre 105 ° et 142 °. L’expérimentation à l’échelle du globe étant impossible, on va simuler analogiquement la zone d’ombre afin d’expliquer son origine. ► Matériel : - 2 cristallisoirs de diamètres différents (10 et 18 cm par exemple) - de l’eau additionnée d’une goutte de lait pour rendre le liquide opalescent, de l’huile - un laser, qui peut être monté sur un dispositif lui permettant de pivoter sur lui-même (facultatif) - 1 feuille de papier A4
► Montage :
Pour qu’il y ait réfraction, il faut que la vitesse des ondes soit diffé rente dans les deux milieux traversés. Vitesse de la lumière dans l’eau = 225 000 km/s (n = 1,33) Vitesse de la lumière dans l’huile (huile alimentaire) = 203 940 km/s (n = 1,48)
► Protocole : 1. Faire pivoter le laser et observer l’extrémité du faisceau lumineux sur le bord du grand cristallisoir. 2. Schématiser le trajet du rayon lumineux de ces diverses observations. 3. Reproduire les résultats de l'expérience sur la feuille A4 en faisant bien apparaître les zones d'ombre
En regroupant des données de nombreux forages dans le monde, on peut établir une échelle magnétostratigraphique. Elle montre les inversions du champ magnétique terrestre au cours du temps
Empilement de coulées de laves, chacune bien datée et ayant enregistré l'orientation du champ magnétique de l'époque de leur formation
Si on fait un forage, on peut dater géologiquement chaque couche, et mesurer la polarité. On peut donc reporter ces polarités sur une échelle de temps.
Expérience mettant en évidence le point de Curie du fer.
Expérience mettant en évidence le point de Curie du fer.
Dynamique des limites de plaques
Exemple d’une dynamique en zone de subduction
Expérience mettant en évidence les propriétés magnétiques d'un basalte.
Deux hypothèses à tester, une seule à approuver....
Questions : Q1 : Comparer la composition minéralogique d’un gabbro et d’un métagabbro du faciès des schistes verts (doc 1). Indiquer leur structure, leur mode de formation et leur classification. Q2 : Identifier les transformations minéralogiques subies par les roches de la croûte océanique au cours de l’expansion océanique (docs 2 et 3). Q3 : Identifier les transformations minéralogiques subies par les roches de la croûte océanique au cours de la subduction (docs 2 et 3). Indiquer quelles seront les conséquences de ces transformations sur le coin du manteau de la plaque chevauchante. En conclusion, replacer sur le schéma du doc 3 les roches dans leur domaine de stabilité respectif : - Un gabbro (G1), un métagabbro domaine schiste vert (M2), un métagabbro domaine schiste bleu (M3), une éclogite (M4). - Puis relier ces différentes roches par une flèche illustrant l’histoire d’un gabbro depuis sa formation jusqu’à la subduction. Q4: concluez en validant l'une des deux hypothèses proposées
La géodésie spatiale est une technique qui consiste à mesurer la position précise d’un point de la terre à partir de satellite. Il existe plusieurs techniques de télémesure : DORIS, SLR, GPS… Depuis 1981, a été mis en place un réseau mondial permettant de mesurer le déplacement des plaques tectoniques. Le GPS est la technologie qui va nous servir d’appui pour valider le modèle de la tectonique des plaques.
On observe la variation de Latitude et de longitude mesuré pendant quelques années. La vitesse de déplacement s’obtient en divisant la variation de latitude ou de longitude en cm (Δlat ou Δlong) par le nombre d’année correspondant (Δt) 1.
Calculez la vitesse de déplacement en Latitude pour la station TAH1 (ou PAMA) en cm/an. Même question pour la longitude.
Aide: On observe pour le cas de TAH1 que la longitude diminue, dans ce cas on place un signe ‘’–‘’ devant la vitesse calculée. Une valeur négative signifie donc que la longitude (ou la latitude) est décroissante et inversement, une valeur positive correspondra à des valeurs croissantes. En considérant, le repère géographique utilisé dans la base de données GPS, • une latitude croissante correspond à un déplacement vers le Nord • une longitude croissante à un déplacement vers l'Est. La construction des vecteurs "Vitesse de déplacement" se fera sur le diagramme par report des valeurs, pour chaque station, en tenant compte des conventions de sens. Dans ce diagramme, une unité est égale à 1cm de déplacement.
Un séisme est associé à un déplacement de deux compartiments de roche le long du plan de faille qui les sépare. Il existe deux principaux types de failles : les failles normales et les failles inverses.
Les figures tectoniques de compression
Les plis : Sous l’effet des contraintes tectoniques, les roches se sont déformées de manière souple, on dit qu’elles ont eu un comportement plastique. L’orientation générale des plis indique la direction dans laquelle les contraintes se sont exercées.
Les failles : On distingue 2 grands types de failles, les failles normales et les failles inverses, chacune d’entre elles caractérise un mouvement tectonique particulier. La série sédimentaire est déformée par les contraintes exercées jusqu’au point de rupture des roches qui la compose.
Les nappes de charriage : La série sédimentaire du Lautaret, dans les Alpes, présente des contacts singuliers au sein de la série sédimentaire, on observe en effet des superpositions de roches initialement éloignées : ce sont des nappes de charriage. Ces formation géologiques "voyageuses" ont été déplacées sur un "plan de glissement" qui a facilité les déplacements imposés par les contraintes tectoniques.
Objectifs: On cherche à montrer le rôle de l'eau dans la fusion du magma et apporter un argument scientifique à l'hypothèse des scientifiques de l'Université Clermont Auvergne (lien vers article complet) Montrer que la péridotite anhydre ne fond pas, contrairement à la péridotite hydratée. Le magma des zones de subduction provient donc de la fusion partielle de péridotites mantelliques hydratées de la plaque chevauchante.
Protocole: Et si on fabriquait du caramel ? Mettre en chauffe la plaque chauffante sur 300°cPrélever deux pépites de sucre de taille similairePlacer chacune sur une lame, notée les lames : « hydraté », « non hydraté »Lorsque la plaque a atteint 300°c, prendre une goutte d'eau à l’extrémité de la spatule, la déposer sur la pépite de lame « hydratée »Placer immédiatement les deux lames sur la plaque à l'aide de la pinceObserverUne fois l'expérience terminée, placer les 2 lames sur le bécher à l'envers afin qu'elles refroidissentLes lames sont récupérées au bureau dans un bécher rempli d’eau. Les laisser tremper une nuit avant de les nettoyer.
Matériel et solutions Au bureau Pépites de sucre (type sucre grain pour chouquettes) Bécher pour récupération des lames Par binôme Plaque chauffante - Lames - Petite spatule fine - Bécher 250 mL - Pince forte - Coupelle
Sucre grain à chouquettes
En 1906, le géologue Bernard Brunhes découvre que le sens du champ magnétique "mémorisé" par certaines laves basaltiques âgées de moins de 5 millions d'années est l'inverse du champ actuel. Il en conclut que le pôle Nord magnétique contemporain de l'émission de ces laves était proche du pôle Sud géographique actuel et, donc, que le sens du champ magnétique terrestre peut s'inverser. Dans le même temps, le géologue Motonori Matuyama montre, en étudiant des laves d'âge variable, que de multiples inversions du sens du champ magnétique terrestre se sont produites dans l'histoire de la Terre. On parle de polarité normale quand le sens du champ est identique à celui du champ magnétique actuel et de polarité inverse quand le sens du champ est l'inverse de celui du champ actuel. En regroupant les données obtenues sur de nombreux échantillons de laves, les géologues ont pu dresser une chronologie précise des inversions du champ magnétique terrestre depuis 4,5 Ma.
Vous allez utiliser un produit, la vanilline. lgré son odeur agréable, ce produit n’a aucune similitude avec le sucre vanillé utilisé en pâtisserie, c’est un produit qu’il faut manipuler avec les précautions d’usage pour un produit chimique. Ne pas inhgaler, ne pas ingérer, etc...
La distribution du produit se fera à la demande, c’est l'enseignant qui distribue la quantité nécessaire à l’expérience. Pour réaliser une cristallisation, une très faible quantité suffit.
Cristallisation vanilline
En regroupant des données de nombreux forages dans le monde, on peut établir une échelle magnétostratigraphique. Elle montre les inversions du champ magnétique terrestre au cours du temps
Empilement de coulées de laves, chacune bien datée et ayant enregistré l'orientation du champ magnétique de l'époque de leur formation
Si on fait un forage, on peut dater géologiquement chaque couche, et mesurer la polarité. On peut donc reporter ces polarités sur une échelle de temps.
Modéliser les points chauds
Consigne : A partir du matériel à disposition, vous élaborerez un modèle analogique qui vous permettra d’envisager différentes hypothèses en ce qui concerne une des caractéristiques les plaques lithosphériques.
Matériel à disposition : ▪ Une plaque de verre ▪ Une bougie
1. Emettre des hypothèses, complétez le tableau ci-dessous 2. Construire le modèle en indiquant le rôle de chaque matériel utilisé dans le tableau 3. Modéliser le déplacement de la plaque Pacifique depuis 60 Ma et indiquez son sens de déplacement de - 40Ma à aujourd’hui et de – 60Ma et -40Ma 4. Analyser infirmer ou réfuter vos hypothèses
L'étude des mesures géodésiques satellitaires
PROTOCOLE : A partir du logiciel profil crustal présent sur le réseau ou en vous connectant au site : http://philippe.cosentino.free.fr/productions/profil-crustal/ - Réaliser une coupe allant de l’Est de la France à l’Est du continent Américain - Conclure sur le mode de répartition des altitudes
Modification des roches de lithosphère océanique par hydratation
Consigne : - Comparer la composition minéralogique et chimique des basaltes, gabbros et péridotites à leurs équivalents hydratés (serpentinite, gabbros schiste vert, etc.). - Formuler une hypothèse sur la présence, pour le gabbro schiste vert, de ces minéraux verts visibles à l’oeil nu ?
Les Andes sont le résultat d’une activité magmatique de zone de subduction l’origine de roches magmatiques très diverses mais la minéralogie des roches des zones de subduction atteste toujours de magma riche en eau et la structure de ces roches témoigne des conditions de leur formation. Lors d’une excursion géologique, deux roches, présentant des structures différentes mais de même composition chimique, ont été récoltées, une granodiorite et une andésite.
Consigne : Comparer sous forme de tableau les deux roches proposées au niveau macroscopique et microscopique et rechercher dans les lames minces le minéral hydraté. Vous expliquerez l’origine de la diversité des roches retrouvées dans une zone de subduction Lien vers le microscope virtuel : https://view.genial.ly/608aec960a135c0d8dbbb6ed
Tableau qui peut vous servir de modèle. A recopier dans votre cahier
1) Télécharger et ouvrir avec un tableur (excel, libreoffice) le modèle ci-dessous : Modèle d'évolution de la lithosphère océanique à construire (.xlsx) 2) Compléter la colonne "épaisseur de lithosphère" en appliquant la formule mathématique l’épaisseur de la lithosphère en fonction de son âge. 3) Construisez le graphique avec les deux axes: - évolution de l'épaisseur de la lithosphère en fonction de son âge - évolution de la densité de la lithosphère en fonction de son âge 4) Analyser ce graphique en expliquant le devenir de la lithosphère océanique au cours du temps Aide: comparer l'évolution de l'épaisseur et de la densité de la lithosphère par rapport à la densité de l'asthénosphère.
Application tomographie sismique
1) A l’aide du logiciel Tomographie sismique (lien ci-contre) et de sa fiche technique, réaliser une coupe perpendiculaire à la fosse des Tonga présentant la répartition des foyers sismiques en profondeur. Choix du modèle » - « GAP-P4 ») - Dans affichage, sélectionnez « foyers sismiques » - Afficher selon les paramètres fournis - réaliser la même opération pour l'Islande - Faire des copies d’écran de vos différentes coupes, décrire et exploiter la coupe obtenue pour montrer que la lithosphère est caractérisée par un comportement rigide, contrairement à l'asthénosphère qui est ductile. Repérer sur votre coupe la lithosphère plongeante, l'asthénosphère et la lithosphère chevauchante.
Islande
Tuto
Lames minces de roches
Livres scolaires de spéSVT 1re - Édition 2019. Enseignement de spécialité. Livre de l'élève: - Nathan - Belin - Hachette - Bordas
I – Représentation du gradient géothermique moyen (à tracer dans excel ou dans votre cahier) – Déterminer l’équation mathématique de l’évolution de la température avec la profondeur pour un gradient géothermique de 30°C/km. Note : Ce gradient est considéré comme étant constant dans les 200 premiers kilomètres – Tracer la courbe correspondant à la formule mathématique trouvée ci-dessus. (La profondeur maximale sera 10 km) Mise en garde : contrairement à la définition mathématique de la fonction, pour des raisons de présentation et de modélisation de l’intérieur du globe, l’axe vertical représente la profondeur et il est dirigé vers le bas.
II – Le géotherme à différents endroits du globe Vous disposez de données de températures relevées à différentes profondeurs pour plusieurs sites localisés en différentes points du monde (document1).
– Placer ces différents points sur le graphique réalisé précédemment. – Comparer les valeurs de températures mesurées sur ces différents sites de par le monde auxvaleurs de température du gradient géothermique moyen. – Pour les stations de Kyrdalshryggur et Hijiori, expliquer ces écarts par rapport au gradient géothermique moyen en vous informant sur le contexte géodynamique particulier régnant en ces différents points du globe (voir documents sur la tomographie).
Composition chimique des roches magmatiques
L’origine de la diversité des roches magmatiques des zones de subduction Les roches des zones de subduction sont issues du refroidissement d’un magma qui s’est formé en profondeur puis est remonté vers la surface. Le refroidissement du magma est lent à l’échelle géologique et les minéraux cristallisent de façon progressive. Les roches les premières formées n’ont ainsi pas la même composition minéralogique que celles qui se forment ensuite. Par ailleurs, lors de la remontée, le magma peur s’enrichir d’éléments chimiques provenant des roches qu’il a traversées. Cela contribue aussi à la diversité des roches magmatiques formées.
Matériel nécessaire : Bec bunsen ou chauffe plat – Vanilline (à demander à l'enseignant) – Lames de verre et Lamelles – Pinces en bois – Scalpel – Boîtes de pétri et glaçons (ou boîtes de pétri congelées) – Microscope polarisant
Préparation de la lame : Déposer sur une lame très peu de vanilline à l’aide d’une pointe de scalpel. (une dizaine de cristaux suffisent). Vous préparerez une seconde lame de la même manière.
Le chauffage : A l’aide d’une pince en bois, faites délicatement chauffer la lame. En quelques secondes, les cristaux fondent. Retirez immédiatement la lame de la source de chaleur, puis recouvrez d’une lamelle. Exercez une pression sur la lamelle afin que la couche de vanilline liquide soit la plus fine possible. Quelques précautions : bien tenir la lame horizontalement et ne pas faire des gestes brusques ou ne pas souffler dessus, sans quoi les cristaux disparaissent… Remarque : il est également possible de mettre la lamelle sur les cristaux de vanilline avant de chauffer la lame (méthode peu pratique car risque de faire tomber la lamelle et résultats de faible qualité).
Vitesse de refroidissement : Pour un refroidissement rapide, la lame sera immédiatement placée sur le glaçon de la boîte à pétri. Pour un refroidissement lent, la lame sera placée à température ambiante. La cristallisation prendra 3 à 5 minutes pour apparaître. L’observation pour un refroidissement lent : Objectif utilisé : le petit objectif (x4) Après chauffage, la lame est directement placée sur la platine du microscope. La mise au point est alors immédiatement effectuée. La lumière polarisée n’est pas indispensable pour l’observation des lames.
Matériel nécessaire : – Bec bunsen ou chauffe plat - Vanilline - Lames de verre et Lamelles – Pinces en bois - Scalpel Boîtes de pétri - glaçons (ou boîtes de pétri - directement congelées) - Microscope polarisant - papier absorbant pour enlever la buée sur les objectifs le cas échéant
Protocole : Préparation de la lame : Déposer sur une lame très peu de vanilline à l’aide d’une pointe de scalpel. (une dizaine de cristaux suffisent). Vous préparerez deux lames (une pour le refroidissement lent, une autre pour le refroidissement rapide)
Le chauffage : A l’aide d’une pince en bois, faites délicatement chauffer la lame. En quelques secondes, les cristaux fondent. Retirez immédiatement la lame de la source de chaleur, puis recouvrez d’une lamelle. Exercez une pression sur la lamelle afin que la couche de vanilline liquide soit la plus fine possible. Quelques précautions : bien tenir la lame horizontalement et ne pas faire des gestes brusques ou ne pas souffler dessus, sans quoi les cristaux disparaissent… Remarque : il est également possible de mettre la lamelle sur les cristaux de vanilline avant de chauffer la lame (méthode peu pratique car risque de faire tomber la lamelle et résultats de faible qualité).
Vitesse de refroidissement : Pour un refroidissement rapide, la lame sera immédiatement placée sur le glaçon de la boîte à pétri. Pour un refroidissement lent, la lame sera placée à température ambiante. La cristallisation prendra 3 à 5 minutes pour apparaître.
L'âge des volcans de l'archipel d'Hawaii
Les géologues ont déterminé l'âge des plus anciennes roches mises en place pour chaque volcan. La localisation ainsi que l'âge des volcans sont disponibles dans le fichier ci-dessous, à télécharger et à importer depuis Tectolob3D (Fichier > Importer > Importer un dossier compressé GoogleEarth) :
Localisation et âge des volcans de l'archipel d'Hawaii.
Consigne : Comparer la minéralogie du glaucophane et de l’éclogite pour montrer que les métagabbros de la croûte océanique entraînés dans une zone de subduction présentent des compositions minéralogiques qui témoignent d'une déshydratation.
Les roches magmatiques possèdent leur propre aimantation. Elles contiennent en effet des minéraux (comme la magnétite) qui acquièrent une aimantation en-dessous d'une certaine température, dite de Curie (585°C pour la magnétite). Prenons l'exemple d'un magma basaltique, émis à une température de 900-1000°C. Au cours de son refroidissement, vers 585°C, les cristaux de magnétite acquièrent leur propre aimantation, à l'origine d'un champ magnétique, qui s'oriente selon la direction du champ magnétique terrestre ambiant. Or à cette température, le basalte est déjà solidifié. Les minéraux aimantés ne peuvent donc plus bouger les uns par rapport aux autres. Le basalte a ainsi acquis une "mémoire magnétique" : il a enregistré la direction et le sens du champ magnétique terrestre du lieu et de l'époque de son refroidissement.
Consigne : Modéliser la fusion partielle de la péridotite Réaliser la manipulation suivante pour étudier la variation, en pourcentage, de la composition du liquide obtenu lors de la fusion du solide complexe. Evaluez le temps nécessaire pour réaliser la fusion de chacune des parties On cherche à comprendre comment la fusion d’une roche de composition chimique donnée.
ATTENTION ! LA FUSION PEUT ÊTRE TRES RAPIDE ! IL FAUT ETRE ATTENTIF !
Repérer l’état des différents constituants et indiquer, dans un tableau :
•la composition de la phase liquide et le pourcentage de chacun des constituants ; •la composition de la phase solide et le pourcentage de chacun des constituants. Voir les résultats des autres binômes pour compléter le tableau. •résumer les résultats de cette expérience en se concentrant sur l’évolution de la composition du liquide par rapport à celle du solide
Deux magmas de composition chimique différente donnent des roches différentes
Les roches volcaniques (rhyolite ou andésite) sont des roches magmatiques contenant majoritairement des petits cristaux (structure microlithique). Elles se forment par cristallisation d'une lave rhyolitique ou andésitique en surface. Les roches plutoniques (granite ou granodiorite) sont des roches magmatiques contenant majoritairement de gros cristaux (structure grenue). Elles se forment par cristallisation d'un magma rhyolitique ou andésitique en profondeur.
Vous allez utiliser un produit, la vanilline. lgré son odeur agréable, ce produit n’a aucune similitude avec le sucre vanillé utilisé en pâtisserie, c’est un produit qu’il faut manipuler avec les précautions d’usage pour un produit chimique. Ne pas inhgaler, ne pas ingérer, etc...
La distribution du produit se fera à la demande, c’est l'enseignant qui distribue la quantité nécessaire à l’expérience. Pour réaliser une cristallisation, une très faible quantité suffit.
Les roches magmatiques possèdent leur propre aimantation. Elles contiennent en effet des minéraux (comme la magnétite) qui acquièrent une aimantation en-dessous d'une certaine température, dite de Curie (585°C pour la magnétite). Prenons l'exemple d'un magma basaltique, émis à une température de 900-1000°C. Au cours de son refroidissement, vers 585°C, les cristaux de magnétite acquièrent leur propre aimantation, à l'origine d'un champ magnétique, qui s'oriente selon la direction du champ magnétique terrestre ambiant. Or à cette température, le basalte est déjà solidifié. Les minéraux aimantés ne peuvent donc plus bouger les uns par rapport aux autres. Le basalte a ainsi acquis une "mémoire magnétique" : il a enregistré la direction et le sens du champ magnétique terrestre du lieu et de l'époque de son refroidissement.
Réaliser une coupe au niveau d’une zone de subduction
A partir du l’application Réaliser une coupe au niveau de la frontière entre la plaque de Nazca et la plaque sud-américaine et à partir des documents proposés, schématiser les caractéristiques volcaniques et sismiques d’une zone de subduction. Vous mettrez en évidence le plan de Wadati-Benioff.
Protocole : Réaliser une coupe au niveau d’une zone de subduction Dans le menu "données affichées" : afficher les plaques lithosphériques, afficher les types de limites de plaques (dans autres calques de données), afficher les séismes. A ce stade, le nom des plaques s’affiche. Rendez-vous au large du Chili et tracer une coupe entre la plaque sud Amérique et la plaque nazca (menu action)
Exemple de coupe possible
G. Soulier Lycée Saint Marc Nivolas Vermelle
On construit géométriquement le vecteur vitesse de déplacement de la station à partir de ses déplacements en longitude et en latitude. Le logiciel donne par exemple pour la station X : - vitesse de déplacement en longitude : -50 mm (valeur négative donc déplacement vers l’ouest) - vitesse de déplacement en latitude : +30 mm (valeur positive donc déplacement vers le nord) On pet donc calculer la vitesse de déplacement, en appliquant le théorème de pythagore: V² = Long²+Lat² = (-50)²+(30)² = 2500 + 900 V = RACINE (2500 + 900) = RACINE (3400) V = 58,31 mm/an vers le nord ouest
Remarque : on travaille sur une portion de la sphère terrestre assez petite et assez éloignée des pôles pour que l’on puisse l’assimiler à une surface plane où latitude et longitude forment un système d’axes orthonormés.
Problème posé : Comment se forment les différentes structures des zones de collision ?
En 1906, le géologue Bernard Brunhes découvre que le sens du champ magnétique "mémorisé" par certaines laves basaltiques âgées de moins de 5 millions d'années est l'inverse du champ actuel. Il en conclut que le pôle Nord magnétique contemporain de l'émission de ces laves était proche du pôle Sud géographique actuel et, donc, que le sens du champ magnétique terrestre peut s'inverser. Dans le même temps, le géologue Motonori Matuyama montre, en étudiant des laves d'âge variable, que de multiples inversions du sens du champ magnétique terrestre se sont produites dans l'histoire de la Terre. On parle de polarité normale quand le sens du champ est identique à celui du champ magnétique actuel et de polarité inverse quand le sens du champ est l'inverse de celui du champ actuel. En regroupant les données obtenues sur de nombreux échantillons de laves, les géologues ont pu dresser une chronologie précise des inversions du champ magnétique terrestre depuis 4,5 Ma.
étude d’une zone de convergence : les côtes du Chili
Rendez-vous sur le site de la NASA Vous pouvez observer les mouvements des points GPS les uns par rapport aux autres. Construisez les vecteurs vitesse des 3 stations proposées (votre étude intégrera obligatoirement les stations GALA – BRAZ – LPGS).
Sur le logiciel 1- Tracer les vecteurs vitesse obtenus (Actions > Ajouter/Gérer objets > Vecteurs vitesse). Attention, les vitesses de déplacement sont à saisir dans l'onglet "Réglages/paramètres" en mm/an. 2- Analysez le sens de déplacement des stations dans cette région. 3- Comparer les informations obtenues avec les autres vecteurs GPS tracés sur la même plaque lithosphérique dans le logiciel (Données affichées > Vecteurs GPS et Plaques tectoniques majeures) 4- Un double clic sur la station vous affichera des informations sur le point sélectionné.
Rappel: Lors de l’expansion océanique, les roches de la croûte océanique sont refroidies. Elles sont hydratées au contact de l’eau de mer qui circule en profondeur dans la croûte par un jeu de fractures et de failles. Les roches subissent les transformations minéralogiques associées au métamorphisme hydro-thermal. Ainsi le gabbro se transforme en métagabbro de faciès schiste vert.
Document 1 : L’observation des roches du plancher océanique : comparaison d’un gabbro prélevé à proximité de la dorsale et d’un métagabbro prélevé sur un plancher océanique âgé de plusieurs dizaines de Ma.
Q1 : Comparer la composition minéralogique d’un gabbro et d’un métagabbro du faciès des schistes verts (doc 1). Indiquer leur structure, leur mode de formation et leur classification.
Matériel : Lame mince d’un métagabbro hydraté et déshydraté Microscope polarisant Planche d’indentification des minéraux au microscope (LPNA et LPA)
La faille de Véma, présentée ci-contre est une faille transformante qui décale deux blocs de dorsale. Cette faille permet l’observation directe d’une « tranche de lithosphère océanique ». Pour mémoire, la croûte océanique est formée de basalte et de gabbro ; deux roches magmatiques issues du refroidissement d’un magma à l’axe de la dorsale. Des études ont montré qu’il existait une remontée du manteau asthénosphérique à l’aplomb des dorsales, à moins de 10 km de profondeur.
Des circulations hydrothermales dans la croûte océanique
Les fumeurs noirs sont une sorte de geyser sous-marin localisé sur les dorsales océaniques, par lesquels l’eau du manteau terrestre est transférée aux eaux océaniques. L’aspect noir de ces eaux provient de la couleur noire des sels de fer et de manganèse qu’elles contiennent.
Expérience mettant en évidence les propriétés magnétiques d'un basalte.
le géotherme terrestre Le gradient géothermique est le rapport entre la différence de température mesurée entre deux points et leur différence de profondeur. La mesure du gradient géothermique est réalisée grâce au suivi de la température le long de forages. Dans la croûte continentale, le gradient géothermique moyen est d’environ 30°C.km-1 (soit 3 degrés tous les 100 m).
Les zones de subduction sont des limites de plaques convergentes, où, au niveau d’une fosse océanique, la lithosphère (rigide et froide) plonge dans l’asthénosphère (plus chaude et ductile). Elles sont marquées par un arc magmatique sur la plaque chevauchante, siège d'éruptions fréquemment explosives, et par la mise en place de nombreux massifs plutoniques. Le volcanisme explosif est caractérisé par l’arrivée en surface d’un magma visqueux riche en gaz. La décompression lors de son ascension provoque une distension en gaz, propulsant des particules de magma jusqu’à 600km/h.
En 1971, J. Morgan propose une interprétation des alignements volcaniques à l'intérieur de la plaque Pacifique. Il les explique par le déplacement de cette plaque au-dessus d'une source intermittente de magma, considérée comme fixe et positionnée actuellement sous le volcan actif.
De part et d’autre des dorsales océaniques, le modèle de la tectonique des plaques prévoit une divergence de plaques, c'est-à-dire une déplacement en sens opposé. Cette affirmation repose sur des méthodes permettant de décrire le mouvement relatif des plaques, c’est-à-dire des unes par rapport aux autres.
Le flux géothermique de surface est la quantité d'énergie thermique qui sort de la Terre, par unité de surface et par unité de temps. Il est exprimé en W/m2 (soit J/s/m2).