Seconde partie de l épreuve

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1 Seconde partie de l épreuve Le sujet comporte 3 documents. 1. Analysez le document 1A pour dégager les caractéristiques des 2 éruptions volcaniques présentées, incluant les produits émis. A l aide du document 1B, établissez des corrélations entre les caractéristiques énoncées précédemment et la composition chimique de la lave lors des 2 éruptions étudiées. 2. Le document 2A est un schéma d une des 2 éruptions précédentes. - Donnez un titre au schéma et légendez-le. - Décrivez la chronologie des évènements qui conduisent à l éruption volcanique. Le document 2B présente une lame mince de basalte observée au microscope optique, en lumière polarisée. Expliquez sous quelles conditions se sont formés : - Les phénocristaux - Les microlithes - Le verre volcanique Indiquez le site de leur formation sur le schéma du document 2A. 3. L étude suivante porte sur les étapes de la formation d un océan. - Relevez les indices d une activité tectonique sur les documents 3a et 3b et définissez-la. - Les coupes du document 3c représentent deux étapes de la formation d un océan. Dans quel ordre chronologique se succèdent ces deux étapes. Justifiez cet ordre. - Associez chaque coupe à une des deux régions numérotées sur le document 3a. Justifiez vos choix. - Rédigez en quelques lignes vos prévisions sur le devenir tectonique de la région [2].

2 Document 1 1A. Photographies de 2 éruptions volcaniques : Kilauea et Soufrière de Montserrat Lave de couleur rouge, jaune -t 0 - Eruption du Kilauea -t 1 - -t 2 - Eruption de la Soufrière de Montserrat t 0, t 1, t 2 : temps successifs de l éruption 1B. Composition chimique (partielle) de la lave Kilauea Soufrière de Montserrat Oxyde de silicium SiO 2 49 % 70 % Oxydes Ferromagnésiens FeO, Fe 2 O 3, MgO 19 % 5,5 %

3 Document 2-2A. Schéma d une éruption volcanique Coulée de lave projections Édifice volcanique Cheminée ou fissure Réservoir magmatique magma Roches en fusion 2B. Lame mince de basalte Phénocristal (gros cristal) de pyroxène Phénocristal (gros cristal) d olivine Microlithes (fines baguettes) de plagioclases Verre volcanique

4 Document 3 : Formation d un rift -a- Rift Est-africain [1] -b- Photo Mer rouge (W), Golfe d Aden (E), Arabie (N), Ethiopie (S) et failles associées Plancher océanique basaltique Fond du lac : -700 m [2] Fond du lac : -300 m -c- Coupes schématiques de la formation d un océan Lithosphère continentale Asthénosphère X Y

5 Eléments de réponses. 1. Analysez le document 1A pour dégager les caractéristiques des 2 éruptions volcaniques présentées, incluant les produits émis. - Eruption du Kilauea : Le volcan émet des fontaines de lave ; la couleur de la lave (rouge, jaune) indique une température de 1200 C ; les coulées sont très étendues témoignant d une lave très fluide ; en lien avec cette caractéristique, le cône muni d un cratère est surbaissé. L éruption est de nature effusive. - Eruption de la Soufrière de Montserrat : Le volcan émet des projections vers la haute atmosphère (panache éruptif) et le long de ses flancs (nuées ardentes), mélange de gaz à hautes températures, de fragments solides de différentes tailles (des cendres aux blocs) provenant de la pulvérisation de la partie sommitale de l édifice (t 1 ). Dans un deuxième temps (t 2 ) se met en place une aiguille de lave extrêmement visqueuse, qui ne coule pas. Le volcan ne dispose pas de cratère. Les éruptions successives projettent une grande quantité de matériaux : cendres < 2 mm ; 2 mm < lapilli < 64 mm ; blocs > 64 mm qui s accumulent sur les pentes du volcan pour former l édifice volcanique. L éruption est de nature explosive. A l aide du document 1B, établissez des corrélations entre les caractéristiques énoncées précédemment et la composition chimique de la lave lors des 2 éruptions étudiées. Au Kilauea, la lave est relativement pauvre en silice (< 50 %) et riche en composés ferromagnésiens ( 20 %). A la Soufrière de Montserrat, la lave est enrichie en silice (70 %), pauvre en composés ferromagnésiens (5,5 %). On peut donc lier la combinaison : «faible» teneur en silice / «fortes» teneurs en composés ferromagnésiens à la fluidité de la lave émise par le volcan Kilauea. Dans ce cas, la lave sort et s épanche facilement, l édifice est surbaissé et étendu. Inversement, la combinaison : forte teneur en silice / faibles teneurs en composés ferromagnésiens est à l origine d une lave visqueuse. La lave s épanche difficilement. L édifice qu elle forme est élevé et peu étendu. Une lave très riche en silice obstrue l orifice de la cheminée, elle s accumule sans s épancher d où la formation d un édifice volcanique en dôme ou en aiguille, sans cratère. Seules d importantes pressions peuvent dégager les sorties, d où la violence des explosions pulvérisant la lave qui retombe sous forme de cendres.

6 2. Le document 2A est un schéma d une des 2 éruptions précédentes. - Donnez un titre au schéma et légendez-le. - Décrivez la chronologie des évènements qui conduisent à ce type d éruption. Schéma d une éruption magmatique effusive (coulées, absence d explosions, produits éjectés formés à partir de la lave) Coulée de lave projections Édifice volcanique Cheminée ou fissure Réservoir magmatique magma Roches en fusion Le magma se forme par fusion partielle : - du manteau juste à la transition noyau externe manteau inférieur ou à la transition manteau inférieur manteau supérieur : volcanisme de point chaud - du sommet de l asthénosphère : volcanisme de dorsale - de la lithosphère continentale : volcanisme de subduction. Cette fusion partielle des roches impliquées est ponctuelle et liée à des conditions physicochimiques : pression, température, eau,, adéquates. Le magma se déplace alors vers la périphérie à la faveur d une faille. Il s accumule ensuite, à quelques kilomètres sous la surface, dans des réservoirs. Plusieurs facteurs entrent en jeu dans le déclenchement d une éruption volcanique. A l échelle du globe terrestre, les mouvements de convergence et de divergence des plaques sont à l origine des fractures et de la formation des magmas. A l échelle locale, au niveau des réservoirs, les gaz, jusque là dissous dans la roche fondue, forment des bulles qui tendent à se dilater et à exercer une pression croissante sur le magma qui reprend son ascension vers la surface. Pour sortir, le magma doit vaincre la résistance des matériaux qui obstruent la faille, appelée alors cheminée. Une éruption est précédée de signes précurseurs : activité sismique et gonflement du volcan sont l expression des pressions s exerçant dans les réservoirs magmatiques. Dans le cas d un volcanisme effusif (cas proposé), lors de l arrivée en surface du magma, les gaz se dissipent aisément dans l atmosphère en raison de la fluidité de la lave (magma

7 dégazé). La lave solidifie sous l effet d un refroidissement rapide et est à l origine de roches volcaniques ici de type basaltique. La superposition des coulées de lave successives, solidifiées, est à l origine de l édifice volcanique. Le document 2B présente une lame mince de basalte observée au microscope optique, en lumière polarisée. Expliquez sous quelles conditions se sont formés : - Les phénocristaux - Les microlithes - Le verre volcanique Indiquez le site de leur formation sur le schéma du document 2A. L observation d une lame mince de basalte donne des informations quant à la texture de cette roche volcanique. Le basalte apparaît ainsi constitué de cristaux de grande taille (phénocristaux : olivine, pyroxène), de petite taille en forme de baguettes (microlithes : plagioclases). Ces 2 types de cristaux sont enfermés dans une matrice, non cristallisée : le verre volcanique. Les roches volcaniques résultent du refroidissement du magma. Plus le refroidissement est lent, plus les minéraux constitutifs solidifient en des formes géométriques spécifiques, de grande taille, les cristaux. La cristallisation est faible, voire nulle en cas de refroidissement rapide. Dans cette dernière situation, les minéraux solidifient en une pâte amorphe, le verre. Ainsi, les phénocristaux, de grande taille, résultent d un refroidissement lent, lors du séjour du magma dans les réservoirs. Les microlithes, cristaux de petite taille, sont issus d un refroidissement plus rapide que le précédent, lors de l ascension terminale du magma dans la cheminée. Enfin, le verre volcanique, englobant les 2 types de cristaux cités, provient du refroidissement rapide de la lave, en surface, après son épanchement. Coulée de lave projections Édifice volcanique Cheminée ou fissure Réservoir magmatique magma Roches en fusion

8 3. L étude suivante porte sur les étapes de la formation d un océan. - Relevez les indices d une activité tectonique sur les documents 3a et 3b et définissez-la. Sur le document 3a, on constate : - L existence de grandes failles du lac de Tibériade au nord, au lac Malawi au sud. - une altitude au-dessous du niveau de la mer pour certains lacs. Ces observations indiquent un effondrement de la lithosphère dans ces régions. Le document 3b suggère un emboîtement de l Arabie et de l Ethiopie. On peut penser qu il y avait soudure entre ces 2 régions il y a quelques millions d années. Une fracture continentale serait à l origine de cette séparation. Cette zone serait une zone d écartement de plaques. Ces indices laissent supposer que la plaque africaine subit un étirement en Afrique de l Est. - Les coupes du document 3c représentent deux étapes de la formation d un océan. Dans quel ordre chronologique se succèdent ces deux étapes. Justifiez cet ordre. Dans le temps, ces 2 étapes se succèdent dans l ordre X puis Y. - En X : L'accumulation de chaleur sous une plaque continentale cause une dilatation de la matière qui conduit à un bombement de la lithosphère. Il s'ensuit des forces de tension qui fracturent la lithosphère et amorcent le mouvement de divergence. Le magma vient s'infiltrer dans les fissures, ce qui cause par endroits du volcanisme continental ; les laves forment des volcans ou s'écoulent le long des fissures. La poursuite des tensions produit un étirement de la lithosphère; il y a alors effondrement en escalier, ce qui produit une vallée appelée un rift continental. Des volcans se forment et des épanchements de laves le long des fractures se produisent.

9 - En Y : Avec la poursuite de l'étirement, le rift s'enfonce sous le niveau de la mer et les eaux marines envahissent la vallée. Deux morceaux de lithosphère continentale se séparent et s'éloignent progressivement l'un de l'autre. Le volcanisme sous-marin forme un premier plancher océanique basaltique (croûte océanique) de part et d'autre d'une dorsale embryonnaire; c'est le stade de mer linéaire. - Associez chaque coupe à une des deux régions numérotées sur le document 3a. Justifiez vos choix. Sur la coupe Y, on relève un effondrement de la croûte continentale, la présence d une croûte océanique symétrique de part et d autre de fissures éruptives et l envahissement de la zone par la mer. Ces faits se retrouvent au point [1] du document 3a. La présence : - d un plancher océanique basaltique en mer Rouge - d une faille d orientation Nord-Sud, en position médiane, séparant de façon symétrique les côtes de formes complémentaires occidentale de l Arabie et orientale de l Egypte et du Soudan suggère que cette région du globe se caractérise par la formation d une dorsale et d un nouvel océan. Sur la coupe X, on relève la présence d un effondrement de la croûte continentale, toutefois encore insuffisant pour permettre un envahissement par la mer et l absence d une croûte océanique. Cette situation correspond au point [2] du document 3a situé en Afrique de l Est. - Rédigez en quelques lignes vos prévisions sur le devenir tectonique de la région [2]. Si l étirement se poursuit dans l Est-Africain, la région [2] qui est au stade X, évoluera vers le stade Y, le niveau des terrains devenant de plus en plus bas, l océan s y engouffrera, le fond océanique se construira de plus en plus et l océan s agrandira. L Ethiopie, la Somalie, le Kenya, la Tanzanie, le Mozambique s éloigneront du reste du continent africain.