Problématique Montrer les phénomènes dynamiques au niveau lithosphérique

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1 Correction agreg blanche du 18 nov 2006 sur la lithosphère QUESTION 1 : Différents moyens pour délimiter la lithosphère en épaisseur 1. Température Doc1 limite inférieure thermique de la lithosphère 1300 C relation avec le comportement ductile maximum Niveau Lycée 1 ère S et TS 2. Ondes sismiques Doc2 limite LVZ aux alentours de 100 km où P et S sont ralenties Niveau Cycle central et Lycée Doc 5 Evolution de l épaisseur de la lithosphère océanique après sa formation mise en évidence grâce à la profondeur de la LVZ Niveau Lycée 1 ère S Doc 3 Tomographies sismiques permettent de délimiter les plaques dans les différentes zones de subduction ici avec des plaques qui peuvent plonger jusqu au noyau Niveau Lycée TS 3. Corrélation entre différents facteurs Doc 4 Relation entre vitesse des ondes, pression,densité et composition, température et comportement des roches (à mettre en relation avec le doc 1) Niveau Lycée 1 ère S Délimitation des plaques lithosphériques Doc 6 Délimitation des 17 plaques à l aide des séismes superficiels (points noirs) et des volcans (hachures rouges) Niveau Cycle central et Lycée Question 2 Progression pédagogique Première S et Terminale S Cadre pédagogique : 1 ère S Divergence et Terminale S Convergence lithosphérique et ses effets Problématique Montrer les phénomènes dynamiques au niveau lithosphérique Parties des programmes concernées : 1 ère S Place dans la progression La semaine précédente ont été vus les points suivants Chapit :Lithosphère et tectonique des plaques I Découpage de la lithosphère 1 Evolution des idées 2 Les frontières des plaques 3 Age des domaines continentaux et océaniques Après avoir vu le découpage en plaques on va étudier leurs mouvements

2 semaine 1 TP 1 Etude des mouvements de la lithosphère océanique Objectifs Activités Etude des mouvements à partir de l âge des fonds océaniques (rajouter carte avec âge des fonds océaniques type UNESCO, anomalies!magnétiques (cf doc 7 et 8 ) et GPS (cf Doc9) avec Utilisation du logiciel TRI GPS ou TECTOGLOBE Exercice à faire à la maison sur Points chauds Rajouter docs type p 378 STU Vuibert Connaissances exigibles Diverses données géologiques témoignent des caractéristiques des mouvements des plaques à l'échelle de plusieurs millions d'années. La répartition symétrique des sédiments et des anomalies magnétiques de part et d'autre de l'axe de la dorsale, matérialise les mouvements de divergence et permettent de calculer leur vitesse. Les données fournies par la technique de positionnement par satellites (GPS) permettent des mesures à l'échelle de quelques années. L'alignement des volcans résultant du fonctionnement d'un point chaud, permet d'établir la trajectoire et la vitesse de déplacement d'une plaque. Cours 1 Remédiation des données du TP1 II Les mouvements des plaques 1 Apport de l âge des fonds océaniques Modélisation avec animation flash banque distribuée par MEN 2 Apports des anomalies magnétiques possibilité de faire une expérience EXAO en classe avec teslamètre 3 Apport du GPS Utilisation du logiciel TRI GPS ou TECTOGLOBE 4 Apport des points chauds Correction exercice donné en TP Semaine 2 Etude de la dorsale atlantique et des phénomènes associés

3 Objectifs : Formation et divergence des plaques lithosphériques au niveau des dorsales océaniques. Activités tectoniques et magmatiques associées Activités Etude de vidéos montrant les fonds océaniques opération famous cf K7 du Chenaillet du CBGA Etude des phénomènes sismiques et tectoniques à partir de l utilisation de données de l Ifremer (cf livret visages des fonds sous marins) ou dans le Juteau ou données en ligne sur le site Ifremer Etude des phénomènes magmatiques avec l hydrothermalisme et les roches (basalte, gabbro et péridotite) constitutives aux différentes échelles surtout au niveau microscopique Connaissances exigibles Les caractéristiques des dorsales océaniques témoignent de mouvements en extension (failles normales). Les dorsales océaniques forment un relief sous-marin continu. Les dorsales océaniques sont le siège de nombreux séismes peu profonds. Ces séismes résultent du jeu de failles normales. Les failles normales résultent de cassure s éloignant les blocs affectés. Ces failles sont la conséquence de l'extension. Au niveau des dorsales on observe de nombreux phénomènes magmatiques liés à la divergence qui aboutissent à la mise en place de la lithosphère océanique. Cours 2 Chap suivant Divergence des plaques et phénomènes liés I Les dorsales océaniques et les phénomènes liés 1 Les phénomènes tectoniques et sismiques Modélisation des phénomènes de divergence avec formation d un rift, failles normales et blocs basculées 2 Les phénomènes magmatiques associés à la divergence a ) L hydrothermalisme b ) Les roches magmatiques rencontrées Rappel des différentes caractéristiques des<roches Les semaines suivantes seront consacrées à l étude des phénomènes magmatiques et à leur origine ( énergie interne)

4 Terminale S Chapitre 1 CONVERGENCE ET SUBDUCTION Objectifs cognitifs La convergence se traduit par la disparition de lithosphère océanique dans le manteau, ou subduction. La lithosphère océanique s enfonce sous la marge active d une plaque comprenant une croûte continentale ou une croûte océanique. Les caractéristiques principales des zones de subduction sont : La présence de reliefs particuliers (positifs et négatifs). Une activité magmatique importante. Une déformation lithosphérique importante. Une répartition particulière des flux de chaleur. Limites : les caractéristiques gravimétriques des zones de subduction ne sont pas au programme. La distribution géométrique des séismes matérialise le plongement d une portion rigide de lithosphère à l intérieur du manteau plus chaud et ductile. Limites : l étude exhaustive de la diversité des structures et des fonctionnements des zones de subduction n est pas au programme. On se limite à la distinction entre subduction sous une marge continentale et subduction intra-océanique. L évolution de la lithosphère océanique qui s éloigne de la dorsale s accompagne d une augmentation de sa densité, jusqu à dépasser la densité de l asthénosphère : cette différence de densité est l un des principaux moteurs de la subduction. Semaine TP Etude des phénomènes dans les zones de subduction Les caractéristiques géomorphologiques et géophysiques des zones de subduction 1. Retrouver sur la carte des fonds des océans les zones de subduction 2. Logiciel Sismolog A l aide du logiciel rechercher sur une ou 2 zones de subduction les caractéristiques : Au niveau du relief Au niveau des phénomènes volcaniques Au niveau des phénomènes sismiques Mise en relation avec données tomographiques cf Doc 3 3 Etude des données GPS Utilisation du doc 9 et du logiciel TriGPS Etablir un schéma bilan récapitulant l ensemble des caractéristiques observées. 4 Etude du comportement des roches de la couverture sédimentaire dans la région de Nankaï exercice à faire à la maison Connaissances exigibles La subduction s accompagne de phénomènes dynamiques caractérisant une marge active.

5 La lithosphère océanique s enfonce sous une plaque océanique ou une plaque continentale. Une zone de subduction est marquée par des reliefs et des anomalies dans la répartition du flux thermique. La fosse océanique, relief fortement négatif, se situe à la frontière des plaques. Parallèlement à la fosse, des reliefs positifs se forment sur la plaque chevauchante. Le raccourcissement imposé par la convergence des plaques provoque des déformations à leur frontière. Cours I Les caractéristiques des zones de subduction. 1. Au niveau du relief : Anomalies négatives (fosses) et positives (îles volcaniques ou chaîne de subduction comme celles des Andes) 2. Cas particulier des prismes d accrétion Correction Nankaï avec prisme d accrétion montrant des phénomènes tectoniques (plis, failles inverses) 3. Au niveau des phénomènes magmatiques ( localisation des volcans et ajouter les plutons de granodiorite cf carte Am du S) 4. Au niveau du flux thermique Anomalies négatives dues à la plongée de matériel froid (cf doc 9) et positives dues au magmatisme 5 Evaluation de la vitesse de plongée de la lithosphère Cf données GPS Le reste de ce chapitre concerne le magmatisme et son origine lié au métamorphisme des roches lithosphériques de la plaque subduite. Chapitre 2 CONVERGENCE ET COLLISION Objectifs cognitifs Dans les Alpes franco-italiennes affleurent des roches qui contiennent des témoins minéralogiques des conditions de pression et de température d une subduction. Il s agit d éléments d une ancienne lithosphère océanique subduite et ramenée en surface (ophiolites). Dans les Alpes franco-italiennes affleurent des témoins de marges passives : sédiments, blocs basculés et de croûte océanique non subduite (ophiolites). Les marges passives sont déformées et témoignent de la collision continentale. La convergence est ici absorbée par la déformation des marges qui se raccourcissent et s épaississent, conduisant à la formation d une chaîne de montagnes. Les conséquences les plus visibles du raccourcissement et de l épaississement de la croûte continentale sont : une topographie particulière (des reliefs élevés associés à une racine crustale) ; des plis, des failles et des charriages.

6 TP Les phénomènes liés à la collision Les témoins de la collision continentale dans le cas de la chaîne Alpine A partir des cartes (comme celle d Annecy), photos ou autres docs comme ceux du site Internet de Nicollet, roches et lames minces retrouvez les témoins d une collision et du passé océanique en justifiant son choix. Connaissances exigibles Dans une chaîne de collision, on retrouve des marqueurs d un ancien domaine océanique. Des structures caractéristiques d une marge passive témoignent de l ouverture d un océan. Des ophiolites, témoins d une ancienne lithosphère océanique, affleurent. Dans une chaîne de collision, certaines roches renferment des associations minéralogiques témoins d une subduction. Dans ce type de chaîne de montagnes, des structures compressives témoignent de la collision de deux plaques continentales après fermeture de l océan. Plis, failles inverses, nappes de charriage, sont des conséquences du raccourcissement crustal. Ce raccourcissement provoque un épaississement crustal important. Cours Intro I Les témoins de la collision continentale 1. Les transformations souples (plis) 2. Les transformations cassantes (failles) 3. Ecaillage de la croûte (profil Ecors p 219) II Les témoins du passé océanique 1. Les massifs ophiolitiques 2. Les restes des marges passives 3. Les témoins métamorphiques Question 3 Evaluation des capacités expérimentales en intégrant le doc 3 Ex d ECE

7 + fiche utilisation du logiciel Enoncé Les zones de subduction sont des zones de convergence de plaques lithosphériques où une lithosphère océanique passe sous une autre lithosphère On cherche ici à mettre en évidence les limites de plaques dans les zones de subduction Questions

8 1 A l aide du logiciel sismolog placez vous sur la zone FF du doc 3 en zoomant sur celle ci en affichant les phénomènes sismiques et volcaniques qui s y déroulent Appelez l examinateur Réponse attendue Capacité évaluée : Utilisation d un logiciel Barème 3 pts 2 Réalisez une coupe de cette région FF et faites un schéma de celle ci Appelez l examinateur Réponse attendue

9 Capacité évaluée : Utilisation d un logiciel et traduire des informations par un schéma Barème 4 pts 3 Faire les mêmes manipulations avec la région EE Appelez l examinateur Réponse attendue Capacité évaluée : Utilisation d un logiciel Barème 3 pts Capacité évaluée : Utilisation d un logiciel et traduire des informations par un schéma Barème 4 pts

10 4 Les informations fournies par le logiciel sont elles en accord avec celles apportées par le doc 3. Proposez une explication sur les ressemblances et/ou les différences observées. Capacité évaluée : Adopter une démarche explicative Barème 6 pts Réponse attendue Les données du logiciel ne sont pas en accord avec les images tomographiques du doc 3 car on ne distingue pas de séismes allant au delà de 770 km. Mais par contre le plan dessiné par les séismes visibles sur les coupes sont en accord avec la plongée de la lithosphère. Les données ne sont pas assez nombreuses ou bien il n y a pas de séismes enregistrables aux profondeurs dépassant les 770 km