EDUCATION.VULCANIA.COM MACHINE TERRE. Collège / Lycée

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1 Corrigé du dossier Réponses aux questions MACHINE TERRE Livret Enseignant

2 I- du plus petit au plus grand 1 - L Homme peut au cours de sa vie observer des phénomènes à la fois rapides et d autres un peu plus lents : Erosion des zones côtières Eruption volcanique Montée du niveau des océans Marée Séisme Le papillon, ne peut, quant à lui observer que les phénomènes plus rapides : Eruption volcanique Marée Séisme Mais ni l Homme, ni le papillon ne peuvent observer de leur vivant des phénomènes plus lents comme la formation d une chaîne de montagne ou l ouverture d un océan, puisqu il faut des millions d années pour qu ils se mettent en place. 2 - Voici un élément de réponse qui se trouve dans la scénographie de la Machine Terre : La vie est un équilibre fragile, où tout est lié. Un phénomène, même imperceptible, peut tout bouleverser. C est ce qu on appelle l effet papillon : un battement de ses ailes au Brésil pourrait, dit-on, produire une tornade au Texas. Car dans notre monde, tout est résonance et conséquence. Certains mécanismes terrestres, quelles que soient leur échelle et leur complexité, interagissent sans cesse, et tissent des relations que nous ne faisons que commencer à entrevoir. II- des galaxies aux planètes 3 - La Voie Lactée 4 - Le Système Solaire est né dans un vaste nuage de gaz et de poussières tournant sur lui-même, il y a environ 4,6 milliards d années. Rapidement, il prend la forme d une grande galette de matière tournoyant autour d une région centrale de plus en plus dense, lumineuse et chaude. C est là qu est né le Soleil, concentrant plus de 99 % de la matière de la nébuleuse. Ce dernier entame alors une série de réactions nucléaires transformant l hydrogène en hélium, dégageant une quantité de chaleur et d énergie colossale. Simultanément, dans le disque de poussières et de gaz en rotation,des corpuscules se regroupent, donnant ainsi naissance aux planètes. Le vent solaire (= vent de particules et d ondes électromagnétiques) et la gravitation ont repoussé au loin les matériaux les plus légers, créant les planètes géantes gazeuses (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune). Les matériaux les plus lourds ont formé les planètes rocheuses, plus proches du Soleil (Mercure, Vénus, la Terre et Mars). 5 - Dans le système géocentrique de Ptolémée (IIe siècle) : la Terre, immobile, occupe le centre de l Univers. Le système héliocentrique de Copernic (1530) : le Soleil, fixe, est au centre. Les planètes décrivent des cercles autour de lui. Galilée fut condamné en 1633 pour avoir défendu ce modèle. La mécanique céleste de Kepler (1596) : modèle associant les orbites des planètes à des formes de polyèdres réguliers. 6 - Le modèle d Aristote est un modèle à plusieurs couches faisant appel aux 4 éléments (air, feu, terre et eau). Dans le modèle de Kircher les entrailles de la Terre sont animées par un feu intérieur. Celui-ci est relié à la surface par des cavités qui alimentent les volcans. Dans le modèle de Gunther, l intérieur de la Terre est rempli d eau. Le modèle actuel est un modèle faisant appel aux données sismiques. La Terre est formée de plusieurs couches de matières et d épaisseurs différentes. Les trois premiers modèles sont apparus suite à des discussions d ordre philosophique faisant appel à des observations directes de phénomènes de surface. Le dernier modèle fait appel à des techniques d observations indirectes (sismologie, modélisations, etc.). 7 - Kircher a imaginé les entrailles de la Terre animées d un feu central pour expliquer les éruptions volcaniques à la surface de la planète. 2

3 8 - Les mers lunaires correspondent à d anciens épanchements de lave à la surface de la Lune qui occupent d anciens cratères d impact de météorites. 9 - Il ne se produit pas d éruption volcanique sur les planètes gazeuses. Cellesci sont en effet dépourvues de roches susceptibles de fondre et de générer une activité volcanique comme sur les planètes rocheuses Les bonnes réponses sont : On trouve de l eau en grande quantité dans le manteau de la Terre. On trouverait autant d eau dans les roches du manteau que dans les eaux des océans On pense que le noyau est constitué d un alliage de fer-nickel (> 90% Fe, liquide pour le noyau externe et solide pour le noyau interne), probablement associé à d autres éléments (Si, C, S, O, U, ) Voir légende ci-dessous : Croûte : 5-70 km III- Energie et turbulence à l intérieur de la Terre 11 - La chaleur interne a plusieurs origines : la chaleur primitive présente depuis le moment de la formation de la Terre la désintégration d éléments radioactifs contenus au sein de notre planète la chaleur dégagée par la cristallisation du fer dans le noyau Manteau : km Noyau externe : km Graine ou noyau interne : km 12 - lithosphère conduction et asthénosphère conduction et convection 13 - L étude de la variation de la vitesse de la propagation des ondes sismiques a permis d identifier les zones liquides ou solides à l intérieur de la Terre. En règle générale, plus la densité du milieu traversé est grande, plus la vitesse de l onde sera élevée. Lors du déclenchement d un séisme, trois types d onde se propagent, qui ont chacune leurs particularités : - les ondes P sont des ondes de compression longitudinale. Les plus rapides peuvent atteindre une vitesse de 14 km/s dans les milieux solides. Leur vitesse diminue en traversant un milieu liquide. - les ondes S sont des ondes de cisaillement, perpendiculaires à la direction de propagation. Ces ondes sont moins rapides que les précédentes et ne traversent pas les milieux liquides mais sont réfléchies vers la surface. - les ondes de surface, combinaison entre les ondes P et les ondes S, sont les plus lentes mais aussi les plus destructrices Croûte continentale (5), Croûte océanique (6), Lithosphère (7), Asthénosphère (8), Manteau supérieur (1), Manteau inférieur (2), Noyau externe (3), Noyau interne (4) faux, seul le noyau externe est liquide vrai faux, elles se déplacent. vrai IV- une planète qui bouge 18 - En 1915, Alfred Wegener avait proposé cette théorie. Parmi les arguments invoqués : de part et d autre de l Atlantique, la ressemblance des côtes de l Amérique du Sud et de l Afrique et l existence de fossiles et de structures géologiques similaires. 3

4 19 - C est dans les années 1960 que s impose le modèle de la tectonique des plaques notamment grâce à l étude du magnétisme terrestre qui vient compléter les arguments d Alfred Wegener. Ce modèle explique que sous l effet des courants de convection qui brassent lentement le manteau, les plaques lithosphériques qui portent les continents se déplacent lentement au cours du temps En plus de l étude du magnétisme, on trouve entre autres : - 1. Le parallélisme des côtes de l Atlantique On observe en effet un certain parallélisme des lignes côtières entre les Amériques d une part et l Europe - Afrique d autre part La répartition de certains fossiles On retrouve de part et d autre de l Atlantique, sur les continents actuels, les fossiles de plantes et d animaux terrestres datant de 240 à 260 Ma Les traces d anciennes glaciations Sur certaines portions des continents actuels, des marques de glaciation datant d il y a 250 millions d années ont été observées. Celles-ci indiquent que ces portions de continents ont été recouvertes par une calotte glaciaire La correspondance des structures géologiques Certaines structures géologiques (blocs continentaux plus vieux que 2 Ga (milliards d années) se retrouvent aussi bien en Afrique qu en Amérique du Sud : il s agit d un argument fort en faveur de l existence du mégacontinent «Pangée» FAUX! Grâce aux mesures GPS et à l étude du magnétisme des roches de parts et d autres des dorsales, on a pu déduire les vitesses d écartement des différentes plaques. Ainsi, on se rend compte que la vitesse d écartement des plaques au niveau de la dorsale médio-pacifique (jusqu à 20 cm/an) est plus importante qu au niveau de la dorsale médio-atlantique (moins de 5 cm/an) Il nous protège du rayonnement cosmique, lié particulièrement aux éruptions solaires Toutes les affirmations sont correctes Les affirmations a, c, d, e, et g sont correctes Schéma 1 / C / a et d Schéma 2 / A/ b Schéma 3 / B / c et e 4

5 28 - Lorsque les plaques continentales se rencontrent, elles s affrontent. La collision provoque des plissements et un épaississement de la croûte. En surface, cela se traduit par l apparition d une chaîne de montagnes. Se sont ainsi formées : les Appalaches, aux USA les Alpes, en Europe l Himalaya, en Asie 29 - C Etape 1 : Une plaque océanique plonge sous une plaque continentale. Cette convergence se traduit par la formation d une zone de subduction et un volcanisme associé Type de volcan : STATOVOLCAN Contexte de formation associé : Souvent le type de volcan trouvé dans les zones de subduction Type de volcan : BOUCLIER Contexte de formation associé : Se trouve souvent au niveau des points chauds Type de volcan : VOLCAN DE DORSALE Contexte de formation associé : Ce type de volcan correspond aux zones d accrétion B D A Etape 2 : L océan est en voie de fermeture. Etape 3 : La subduction est terminée. L activité volcanique cesse. Début de la collision des plaques continentales. Etape 4 : Collision active se traduisant par la formation d une chaîne de montagne marquée par un épaississement de la racine lithosphérique À l axe des dorsales, l eau de mer s infiltre, circule dans la croûte, se réchauffe, se charge en métaux et sels, avant d être expulsée sous forme de «fumeurs noirs», jets noirâtres brûlants (350 C). Dans des profondeurs dépassant parfois les m, ils construisent de grandes cheminées minérales qui abritent, dans des conditions extrêmes, de véritables oasis de vie Le magma, mélange à haute température de liquide, de cristaux et de gaz dissous, naît de la fusion du manteau. Arrivé en surface et partiellement dégazé, il devient lave, puis roche volcanique une fois refroidi et solidifié Les conditions favorisant la fusion d une roche sont les suivantes : une hausse de température une baisse de pression une hydratation Conception et réalisation : service éducatif de Vulcania / Rectorat de l Académie de Clermont-Ferrand 5