SVT LA VIE

§ Comment l'idée tectonique est-elle née ? § Que manquait-il à Wegener pour appuyer la théorie de la dérive des continents ? A1/ Classification des roches / diaporama 3 types de roches :1 - Les roches Sédimentaires Caractéristiques : sédiments + ciment → strates Formation : érosion - transport - sédimentation (/gravité, /solubilité) - diagénèse (compaction, pression, ciment) - érosion => détritiques : conglomérats (graviers > 2mm), grés (sables), argilites (argiles < 64 µm), ... - précipitation => chimiques : calcaire CaCO3, sel NaCl, ... - fossilisation => biogéniques : charbon, pétrole, ... Les roches sédimentaires sont à l'origine d'une accumulation de sédiments d'origine détritique, biologique ou chimique, cimentés entre eux par des éléments chimiques ayant précipité, et par compaction sous le poids des couches supérieures. Les roches informent sur leurs conditions de formation 2 - Les roches magmatiques Caractéristiques : cristaux +/- verre Formation : - refroidissement en surface => rapide => verre + cristaux = Volcanique - magma riche en Fe+Mg => fluide => Volcanique effusif : basalte - magma riche en SiO2 => visqueux => Volcanique explosif : rhyolite - refroidissement en profondeur => lent => cristaux joints = Plutonique : granite, gabbro, péridotite Seuls les matériaux de la croûte et du manteau supérieur sont observables à la surface de la Terre. Ces roches sont formées de minéraux et/ou de verre. Les roches magmatiques sont formées à partir de la cristallisation d'un magma plus ou moins rapidement : les roches plutoniques sont formées en profondeur, lentement et sont donc entièrement cristallisées, leur structure est grenue ; les roches volcaniques sont formées en surface, rapidement et sont donc formées de verre contenant plus ou moins de cristaux, leur structure est microlit(h)ique. 3 - Les roches Métamorphiques Caractéristiques : cristaux modifiés, orientés → schistosité Formation : - de contact : cornéennes, schistes - régional : schistes, marbres, gneiss, quartzites, amphibolites, ... Les roches métamorphiques sont formées à l'état solide, sous l'influence de la température et de la pression. Les minéraux ont enregistré les contraintes que la roche a subie. Quelle est la composition de la lithosphère ? A2/ Classification des minéraux des roches / diaporama Diap \minéraux.odp Textures (G, mG, mL), composition, cristallisation6 familles de minéraux : quartz, feldspath, mica, amphiboles, pyroxène, olivine A3/ Observation de lames minces de roches / microscope TP observation de roches : réaliser une fiche d'identification© de chaque roche (granite, basalte, gabbro, péridotite) : observer à l'oeil nu : aspect général : couleurs, structure, minéraux reconnaissables observer les lames minces au microscope : structure de la roche : grenue, microgrenue, microlithique et minéraux en présence -> dessin en déduire la composition chimique de chaque roche dans les documents présents -> tableau A4/ Sortie géologique / compte rendu © 1S_sortie_géol_carnetA5.odg Diap/1S sortie_geol.odp Carrière du Roc et Mine des Malécots sur google map Carrière de Piere Bisé et four à chaux sur geoportail Carte géol France Quelle est la composition de la lithosphère ? A5/ Mesure de densité des roches http://sciencesdelavie.chez.com/4eme/masvol.htm A6/ modélisation des cristaux /sites modélisation structures moléculaires minérales structure cristalline A7/ Principes de sismologie / définitions + animations Ondes, épicentre [epi = autour]hypocentre = foyerréflection & réfraction des ondes => discontinuitéla vitessse des ondes est modifiée en fonction du milieu => différentes vitessse = différents milieux sismographe = appareil qui enregistre les séismes sismogramme = résultat de l'enregistrement Différentes ondes sismiques : P = premières, compression, longitudinales, ralentie si le milieu est plus ductile (mou) S = secondes, cisaillement, transversales, ne se propagent pas dans les liquides (L et R = Love et Raleigh, ondes de surface) Hodochrone, hodographe [chemin ; temps]  hodochrone = [onde ; temps] raies sismiques à travers le globe Tomographie sismique [coupe ; décrire] → propagation des ondes sismiques => discontinuités + nature du milieu discontinuités : Moho (0-10km ss océans ; 30-70 km ss cont) LVZ (100-120km) ; Lehman (2900km) ; Gutenberg (5100km) Lithosphère = croûte + manteau supérieur.Asthénosphère = manteau moyen A6/ Cristallisation / vanilline 1S TP vanilline cristallisation.odt A8/ Utilisation de mesures des vitesses des ondes sismiques / doc © ondes vitesses.odg Manuel p119 la vitesse de propagation d’ondes varie à travers des matériaux de nature différente => consistance + composition minéralogique et chimiqueLithosphère = croûte + manteau supérieur = dur et cassantAsthénosphère = manteau moyen = solide mais ductilecroûte océanique : basalte et de gabbrocroûte continentale : granite. manteau : péridotite. B/ la composition de la lithosphère / schéma © Mots clefs : Sismologie, pétrologie, croûte océanique, continentale, manteau, deux lithosphères, roches rencontrées (basalte, gabbro, granite, péridotite). Glossaire : http://www.premiumwanadoo.com/renard/revisions/SVT/lexGeol.htm#S glossaire : http://operabaroque.fr/magmatiques.htm Sch'bilan 1 © + Diap/ tectonique schbil.odp B111/ la composition de la lithosphère La différence d’altitude observée entre continents et océans reflète un contraste géologique. Les études sismiques et pétrographiques permettent de caractériser et de limiter deux grands types de croûtes terrestres : une croûte océanique essentiellement formée de basalte et de gabbro et une croûte continentale constituée entre autres de granite. La croûte repose sur le manteau, constitué de péridotite. La lithosphère est constituée de la croûte et du manteau supérieur. § Que manquait-il à Wegener pour appuyer la théorie de la dérive des continents ? (suite) 1.1.2- Bathymétrie et paléomagnétisme des fonds océaniques [Bathos = profondeur ; paleo = ancien] A1/ Mise en évidence du champ magnétique / échantillons Échantillons basalte, magnétite, aimant, limaille de Fe, plaque plexis, boussole http://svt.ac-montpellier.fr/spip/IMG/swf/boussole.swf http://svt.ac-montpellier.fr/spip/IMG/swf/clou.swf magnétisme des roches (magnétite), basalte, champ magnétique terrestre A2/ Mise en évidence du paléomagnétisme des dorsales océaniques / Google earth Démo prof puis à faire à la maison TP dorsales et paleomagnétisme / Google earth ® dorsales.kmz Dossier « dorsale » : http://acces.inrp.fr/eduterre-usages/ressources_gge/divergence/la-topographie-oceanique ® paleomagnetisme.kmz anomalies magnétiques,=> la corrélation entre les anomalies magnétiques découvertes sur le plancher océanique et la connaissance plus ancienne de l’existence d’inversion des pôles magnétiques confirma l’hypothèse de l’expansion océanique. A3/ Mesures bathymétriques & thermique des fonds océaniques / cartes © Carte dorsales Cartes bathymétriques interactives : Les dorsales forment une chaîne montagneuse de 60 000 km de long et de 150 km de large en moyenne sur le fond des océans, environ 2000 m d'altitude par rapport aux fonds océaniques : Schématiser des fonds océaniques : plateau, talus continental, plaine, fosse abyssale, île, arc, dorsale, rift Les plaques lithosphériques se déplaçant sur une sphère, leurs mouvements relatifs impliquent des coulissages entre deux plaques voisines => failles transformantes= coulissantes=transversales Le flux thermique est la quantité d'énergie d'origine interne libérée par unité de surface et unité de temps.Topographie océanique, flux thermique => la convergence des observations océanographiques avec les mesures de flux thermique a permis d’avancer l’hypothèse d’une expansion océanique réactualisant l’idée d’une dérive des continents. D'où vient le magma basaltique produit au niveau des dorsales ? A4/ Modélisation de la convection / maquette et animations Lampe à laves modélisation convection : manuel p 279 Différence convection / conduction : convection = mouvement de matière sous l'effet de la chaleurconduction = mouvement de chaleur dans la matière A5/ Schématisation de l'expansion océanique / animations Voir carnet de sortie géologiques Convection, dorsale, rift, croûte basaltes+gabbro B112/ Expansion et accrétion océanique / schéma © sch'bilan 2 à partir de http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/rubrique.php3?id_rubrique=40&debut_page=10 Mots clefs : Topographie océanique, flux thermique, magnétisme des roches (magnétite, point de Curie), anomalies, expansion, accrétion, dorsale, convection, vitesse d'expansion B112/ Expansion et accrétion océanique Au début des années 1960, les découvertes de la topographie océanique et des variations du flux thermique permettent d’imaginer une expansion océanique par accrétion de matériau remontant à l’axe des dorsales, conséquence d’une convection profonde. La mise en évidence de bandes d’anomalies magnétiques symétriques par rapport à l’axe des dorsales océaniques, corrélables avec les phénomènes d’inversion des pôles magnétiques (connus depuis le début du siècle), permet d’éprouver l'hypothèse de Wegener et de calculer des vitesses d’expansion océaniques. 1.1.3- Sismologie en profondeur A1/ Etude de la répartition mondiale des séismes profonds / site CNRS localisation des zones de subduction : http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosgeol/01_decouvrir/02_subduction/02_carte/carteok.htm subduction = zone de convergence de plaquesséïsmicité + volcanisme particuliers de la subduction : séismes profonds + volcanisme explosifreliefs négatifs = fosse, (bassin arrière-arc)reliefs positifs = cordillère ou arc insulaire A2/ Tracé du plan de Wadati Benioff / logiciels Sismolog + Educarte © 1S_TP_subduction_sismolog_educarte.odt © carte.odt B113/ Subduction du plancher océanique Au voisinage des fosses océaniques, la distribution spatiale des foyers des séismes en fonction de leur profondeur s’établit selon un plan incliné, le plan de Wadati-Benioff.Les différences de vitesse des ondes sismiques qui se propagent le long de ce plan, par rapport à celles qui s’en écartent, permettent de distinguer la lithosphère de l’asthénosphère. La limite inférieure de la lithosphère correspond généralement à l’isotherme 1300°C (environ 100 km sous océans, 120 km sous continents). La lithosphère comprend la croûte + le manteau supérieur, l'asthénosphère est une partie du manteau sous-jacente. L’interprétation de ces données sismiques permet ainsi de montrer que la lithosphère s’enfonce dans le manteau au niveau des fosses dites de subduction.  § Comment la théorie de la tectonique des plaques est-elle maintenant confortée ? 1,2- Elaboration de la théorie de la tectonique des plaques 1.2.1- Cartographie des failles et des volcans de point chaud A1/ Cartographie des volcans du Pacifique / logiciels Cf manuel p.144-145 =>des faits ne s’intégrant pas a priori avec le modèle initial (volcanisme intraplaque) permettent un enrichissement du modèle (théorie des points chauds) et non son rejet. => directions et les vitesses de déplacements des plaques tirées des données paléomagnétiques sont confirmées par l’orientation et les âges des alignements volcaniques intraplaques. A2/ Etude des différents types de failles / animations Failles transformantes = coulissantes = transverses = décrochante Failles normales <=> divergence = extensionFailles inverses <=> convergence = compressionFailles transformantes <=> coulissage, A3/ Modelisation de l’origine des failles transformantes / calculs eulériens les mouvements des plaques sont des rotations de pièces rigides se déplaçant sur une sphère. B/ les frontières des plaques et les points chauds / schéma Failles transformantes, modèle, alignements volcaniques, point chaud, Glossaire : http://www.premiumwanadoo.com/renard/revisions/SVT/lexGeol.htm#S glossaire : http://operabaroque.fr/magmatiques.htm © sch'bilan 4 B121/ Frontières des plaques et points chauds À la fin des années soixante, la géométrie des failles transformantes océaniques permet de proposer un modèle en plaques rigides. Des travaux complémentaires parachèvent l’établissement de la théorie de la tectonique des plaques en montrant que les mouvements divergents (dorsales), décrochants (failles transformantes) et convergents (zones de subduction) sont cohérents avec ce modèle géométrique. Des alignements volcaniques, situés en domaine océanique ou continental, dont la position ne correspond pas à des frontières de plaques, sont la trace du déplacement de plaques lithosphériques au dessus d’un point chaud, fixe par rapport à la plaque, dans le manteau. 1.2.2- Forages JOIDES et vecteurs GPS A1/ Exploitation de données de forages / logiciels → dessiner un profil topographique avec des courbes de niveau = profil d'élévation sous Google earth manuel p 160 forages JOIDES (Joint Oceanic Institution for Deep Earth Sampling) A2/ Ages de fonds océaniques / cartographie Poster couloirs labos Manuel p.161 NOAA : http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/image/crustalimages.html ; http://www.didiersvt.com/cd_1s/medias/c3/atlanticage.jpg A3/ Exploitation des données GPS / logiciel Tectoglob 1S TP tectoglob GPS.doc GPS = global positioning system B/ forages et GPS / schéma © Mots clefs : Âges des sédiments, forage, JOIDES, paléomagnétisme, alignements volcaniques, GPS, B122/ GPS et forages confirment l'hypothèse Le modèle prévoit que la croûte océanique est d’autant plus vieille qu’on s’éloigne de la dorsale. Les âges des sédiments en contact avec le plancher océanique (programme de forage sous-marins JOIDES) confirment cette prédiction et les vitesses prévues par le modèle de la tectonique des plaques. Le modèle prévoit aussi des vitesses de déplacements des plaques d’après le paléomagnétisme et les alignements de volcans intraplaques. Avec l’utilisation des techniques de positionnement par satellites (GPS), à la fin du XXème siècle, les mouvements des plaques deviennent directement observables et leurs vitesses sont confirmées. § Comment la théorie de la tectonique des plaques est-elle maintenant confortée ? De la dérive des continents à la tectonique des plaques... 1.2.3- Modélisation globale A1/ Suivit tectonique / tomographie sismique Manuel p.169-170.... [tomo : coupe ; graphe : écrire] A2/ Modélisation en laboratoire / maquettes A3/ Modélisation numérique / logiciel Cf TP précédents sur logiciels Educarte, Sismolog, tectoglob A4/ Coupe géologique / profil sismique Manuel p.165 © profil sismique dorsale.odg A5/ Paléotectonique / animations => liens entre amincissement de la lithosphère, remontée / convection, dépressurisation et fusion partielle de l’asthénosphère sous-jacente et formation d’une nouvelle lithosphère. B123/ modèle de synthèse actuel : PREM En permanence, de la lithosphère océanique est détruite dans les zones de subduction et produite dans les dorsales. La divergence des plaques de part et d’autre de la dorsale permet la mise en place d’une lithosphère nouvelle à partir de matériaux d’origine mantélique. Dans les zones de subduction, convergence, les matériaux de la vieille lithosphère océanique s’incorporent au manteau. B/ du modèle actuel / Schéma © sch'bilan 5© Mots clefs : représentation graphique synthétique du modèle global, fonctionnement d’une dorsale type, subduction / accrétion, Conclusion : notion de modèle scientifique et son mode d’élaboration. A1/ Discussion sur le statut du mot hypothèse en sciences A2/ Suivit pour prédiction des évènements géologiques B/ La notion de modèle scientifique et son mode d’élaboration Un modèle est une construction intellectuelle hypothétique et modifiable. Au cours du temps, la communauté scientifique l’affine et le précise en le confrontant en permanence au réel. Il a une valeur prédictive et c’est souvent l’une de ces prédictions qui conduit à la recherche d’un fait nouveau qui, suivant qu’il est ou non découvert, conduit à étayer ou modifier le modèle. La solidité du modèle est peu à peu acquise par l’accumulation d’observations en accord avec lui. Les progrès techniques accompagnent le perfectionnement du modèle tout autant que des débats et controverses.