DS de SVT Durée 3h30 (sans document ni calculatrice) 1 ère PARTIE : Mobilisation des connaissances : Le domaine continental et sa dynamique.(8 points) Question : À l'aide du document et de vos connaissances, comparez la formation de la croûte continentale avec celle de la croûte océanique. Vous vous intéresserez d'une part à l'origine des magmas et d'autre part à la mise en place des roches magmatiques dans les deux types de croûte. Votre exposé devra être structuré. La conclusion prendra la forme d'un schéma comparatif à réaliser sur la feuille réponse fournie en feuille 2. 2ème PARTIE - Exercice 1 - Pratique d'un raisonnement scientifique dans le cadre d'un problème donné (3 points). Le domaine continental et sa dynamique. On s intéresse à la datation d un granite avec la méthode rubidium strontium. Question : Réaliser la datation d un granite en justifiant votre réponse et en traçant la droite isochrone. Document 1 : Méthode de la datation Rubidium Strontium. Certains minéraux du granite ont incorporé lors de leur formation, du rubidium 87Rb ainsi que du strontium 87Sr et 86Sr. Au cours du temps, la quantité de strontium (87Sr) augmente. Elle provient de la désintégration du rubidium 87Rb. Un spectromètre de masse a mesuré dans les minéraux du granite les nombres d'atomes (N) de 87Sr, 86Sr et 87Rb. Les résultats sont exprimés sous la forme d'un rapport isotopique. Le taux de strontium actuel correspond à : Document 2 : Mesures du rapport (87 Sr/86Sr) et du rapport (87 Rb/86Sr) dans trois minéraux du granite. (87 Sr/86Sr) (87 Rb/86Sr) mica blanc 0,75 12,5 mica noir 0,8 25 Orthose 0,9 50 Document 3 : Table de valeurs de la fonction Coefficient directeur de l'isochrone noté a Age du granite noté t en millions d'années 0,001 70,4 0,002 141 0,003 211 0,004 281 0,005 351 0,006 421 0,007 491 0,008 561 0,009 631 0,01 701
Mode de fonctionnement général d'une dorsale (exemple d'une dorsale "rapide") (D'après "Enseigner la Planète Terre, Caron et coll., 3ème édition, OPHRYS 1995, modifié) PARTIE I : FEUILLE REPONSE LEGENDE 1. remontée de l'asthénosphère et des liquides de fusion partielle (magma) 2. injection rythmique de magma 3. fluage latéral du manteau résiduel 4. brassage du magma par convection 5. cristallisation lente 6. injection de magma dans le toit 7. épanchement de basaltes (*) roches voisines des basaltes
2ème PARTIE - Exercice 2 - Pratique d'un raisonnement scientifique ancré dans les connaissances (5 points). Enseignement obligatoire : Le domaine continental et sa dynamique. Les continents sont constitués d'une lithosphère continentale qui repose en équilibre sur l'asthénosphère. Question : On a longtemps pensé que la croûte continentale ne pouvait pas avoir une épaisseur supérieure à 30 km. À partir de l'analyse des documents et de leur mise en relation, ainsi que de vos connaissances, vous donnerez deux arguments qui amènent à remettre en cause cette affirmation. Document 1 : Carte de l'est de la France montrant la profondeur du Moho en km. D'après http://planet-terre.ens-lyon.fr Colloque C7 Géologie de la France, 1980
Document 2 : Observation microscopique d une quartzite du massif de Dora Maira prélevée en surface. Observée en lumière naturelle La composition chimique de la quartzite montre qu'il s'agit d'une ancienne roche sédimentaire de la croûte continentale. Gr : Grenat Co : Coesite Qz : Quartz Le quartz est disposé en couronne autour de la coésite. La formation du quartz est postérieure à celle de la coésite. Dans certaines conditions de pression et de température, il peut y avoir une transformation réversible du quartz en coésite. D'après http://christian.nicollet.free.fr/ Document 3 : Diagramme Pression / Température et domaines de stabilité de quelques minéraux D'après Précis de géologie - Pétrologie - Dunod
2ème PARTIE - Exercice 2 - Pratique d'un raisonnement scientifique ancré dans les connaissances (5 points). Enseignement de spécialité : énergie et cellule vivante. Important : pour les élèves de TS1 : faire l exercice sur une feuille séparée Un herbicide : la tentoxine Comme tout organisme, une plante chlorophyllienne subit des agressions extérieures au cours de sa vie, par exemple par des champignons. Certains d entre eux produisent une molécule appelée tentoxine qui induit une chlorose : les feuilles deviennent ainsi oranges puis jaunes. On constate aussi la mort assez rapide de la plante. La tentoxine est d ailleurs utilisée comme herbicide pour l élimination des plantes adventices communément appelées «mauvaises herbes». Question : Expliquer la nouvelle couleur des feuilles des plantes traitées avec la tentoxine et justifier l utilisation de la tentoxine en tant qu herbicide. La réponse s appuiera sur l exploitation du dossier documentaire et sur l utilisation des connaissances. Document 1 : Actions de la tentoxine 1-La tentoxine empêche la synthèse d ATP au niveau des chloroplastes. 2-Elle est responsable d une disparition progressive de la chlorophylle à l origine d une chlorose. D après http://www.botanic06.com Document 2 : Quelques notions de physique : la couleur des objets La couleur d un objet dépend de la lumière qui l éclaire et de la nature chimique de sa surface qui détermine les radiations lumineuses qu il absorbe et celles qu il diffuse. La couleur perçue par l observateur de cet objet est la couleur des radiations qu il diffuse. C est la couleur complémentaire des radiations qu il absorbe. Tableau indiquant la couleur des objets en fonction des radiations absorbées Radiations absorbées Bleuvert Jaunevert Jauneorangé Orangé Rouge Violet Bleu Bleu cyan Couleur de l'objet Rouge Violet Bleu violet Bleu Cyan Bleuvert Jaunevert Jauneorangé Orange Ainsi, un coquelicot est rouge parce que, lorsqu il est éclairé en lumière blanche, il absorbe le bleu et le vert et diffuse le reste donc le rouge.
Document 3 : Spectre d absorption des pigments chlorophylliens et activité photosynthétique. D'après le Monde.fr Document 4 : l expérience d Arnon et une expérience complémentaire Lors de la phase chimique de la photosynthèse, le cycle établi par Calvin correspond à une réduction du CO 2. Les réactions qui le constituent nécessitent de l énergie chimique. Pour déterminer la nature de cette énergie chimique et l origine de celle-ci, Arnon (1958) réalise les expériences ci-dessous. Il prépare, à partir de chloroplastes, des milieux contenant uniquement du stroma. Il place ces milieux dans différentes conditions puis introduit des molécules de CO 2 radioactives 14 CO 2. Il mesure alors la quantité de 14 CO 2 fixé. Expérience d Arnon Contenu du milieu Quantité de CO 2 fixé dans le stroma mesurée en coups par minute Stroma à l obscurité 4000 Stroma à l obscurité mis en présence de thylakoïdes ayant 96000 séjourné précédemment à la lumière Stroma à l obscurité mis en présence d ATP et de 96000 transporteurs d hydrogène réduits (RH2) Expérience complémentaire : Contenu du milieu Quantité de CO 2 fixé dans le stroma mesurée en coups par minute Stroma à l obscurité mis en présence de thylakoïdes ayant 4000 séjourné précédemment à la lumière et avec de la tentoxine
Correction Partie 1 OBJECTIF : Comparer la formation de la croute océanique avec la formation de la croute continentale et compléter le schéma CC : croûte continentale CO : croûte océanique M : Manteau Caractères en italiques : tirés du document Caractères normaux : tirés des connaissances Notions à aborder au cours du devoir 1. L origine du magma dans les 2 types de croûte Au niveau d une dorsale la remontée de l asthénosphère provoque une fusion partielle des péridotites du M suite à une diminution de la pression, ce qui permet la formation de magma à l origine de la CO. Au niveau d une zone de subduction : 1 o la lithosphère océanique plonge dans l asthénosphère les roches de la LO subissent un métamorphisme HP/BT 2 o ces transformations : MG à faciès schiste vert MG à faciès schiste bleu MG à faciès éclogites, provoque une déshydratation de la LO. 3 o cette déshydratation provoque une hydratation des péridotites du manteau sus-jacent, ce qui abaisse la température de fusion des péridotites et provoque leur fusion partielle. Comparaison : dans les deux cas le magma à l origine de la croûte se forme à partir des péridotites du manteau mais dans le cas de la CO la fusion partielle est causée par une remontée de l asthénosphère alors que pour la CC la fusion partielle est causée par l hydratation des péridotites du manteau. 2. La mise en place des roches magmatiques dans les deux types de croûte Au niveau de la CO, le refroidissement lent du magma permet la formation des gabbros alors que le refroidissement rapide du magma permet la formation des basaltes. Au niveau de la CC 4 o une partie du magma visqueux cristallise en profondeur, il refroidit lentement ce qui provoque la mise en place de roches plutoniques à structure grenue : les granites et les diorites (granitoïdes) 5 o une partie du magma est émis en surface au niveau d un volcanisme explosif, il se refroidit rapidement ce qui provoque la mise en place de roche volcanique à structure microlitique : les andésites et les rhyolites. Pas de comparaison et/ou pas d élément scientifique pertinent 0 Rédaction maladroite ou absente ou 1 pas de comparaison avec la CO Moins de 4 éléments Schématisation maladroite ou absente Rédaction correcte et comparaison 2 issus des connaissances sont donnés avec la CO Rédaction maladroite ou absente ou 3 Schématisation correcte pas de comparaison avec la CO Rédaction correcte et comparaison 4 avec la CO Rédaction maladroite ou absente ou 5 pas de comparaison avec la CO Schématisation maladroite ou absente Rédaction correcte et comparaison 6 4 ou 5 éléments issus des connaissances sont avec la CO Rédaction maladroite ou absente ou 7 donnés Schématisation correcte pas de comparaison avec la CO Rédaction correcte et comparaison avec la CO 8
Exercice 2.1 Le graphique et le calcul de la pente et l âge sont déterminés La pente = (0,9 0,8) / (50 25) = (0,1)/(25) = 0,004 L âge = 281 Ma Le graphique et la pente sont déterminés mais l âge non Le graphique ou le calcul de la pente sont faux. Aucun élément n est correct 3 points 2 points 1 point O point
Correction exercice 2.2 Obligatoire Eléments de correction : Eléments scientifiques issus des documents Document 1 : Dans les Alpes le Moho peut atteindre 55 km de profondeur à l Ouest de la zone d Ivré. A l est du pointillé dans la zone d Ivré, le Moho est situé seulement à 5 km de profondeur Le pointillé marque la séparation entre deux lithosphères continentales. Sous le massif Doria Maira le Moho est situé à 50 km de profondeur Document 2 : La roche du Massif de Doria Maira contient du quartz autour de la coésite. Le quartz s est formé après la coésite Des transformations réversibles peuvent avoir lieu Document 3 : Lorsque le géotherme continental atteint 800 C à 100km de profondeur, le quartz se transforme en coésite. Eléments de connaissances : Le Moho est la limite entre la croûte et le manteau. La rencontre entre deux lithosphères continentales provoque le phénomène de collision continentale. La collision crée un raccourcissement et un épaississement de la croûte continentale ce qui provoque un réajustement isostatique et un enfoncement de la croûte dans le manteau. (racine crustale) L érosion permet une remontée des roches formées en profondeur. Mise en relation des informations et des connaissances et réponse à la question : Argument 1 : (Mise en relation des connaissances avec le document 1) Dans les Alpes, la collision entre 2 lithosphères continentales provoque un épaississement de la croûte continentale. Cet épaississement provoque un réajustement isostatique, un enfoncement de la croûte dans le manteau et une augmentation de la profondeur du Moho qui peut atteindre 55km de profondeur. Argument 2 : (Mise en relation des documents 1, 2 et 3 et des connaissances) Dans le Massif de Doria Maira, la présence de coésite montre que cette roche de la croûte continentale a atteint 100km de profondeur. De nos jours, sous le massif, le Moho est situé à 50km de profondeur. L érosion a provoqué une diminution de l épaisseur de la croûte continentale est une remontée en surface des quartzites. Durant cette remonté la pression et la température ont diminué ce qui a provoqué une transformation réversible de la coésite en quartz. Les 2 arguments sont correctement expliqués mises en relation avec les connaissances 5 mises en relations mais ne sont pas assez complétées 4 Les informations des documents sont mises en relation 3 Un seul argument est correctement expliqué avec les connaissances 2 mises en relations mais ne sont pas assez complétées Des informations et des connaissances sont citées sans mise en relation 1 Pas assez d éléments pertinents 0
Correction exercice 2.2 Obligatoire Eléments de correction : Eléments scientifiques issus des documents Document 1 : Dans les Alpes le Moho peut atteindre 55 km de profondeur à l Ouest de la zone d Ivré. A l est du pointillé dans la zone d Ivré, le Moho est situé seulement à 5 km de profondeur Le pointillé marque la séparation entre deux lithosphères continentales. Sous le massif Doria Maira le Moho est situé à 50 km de profondeur Document 2 : La roche du Massif de Doria Maira contient du quartz autour de la coésite. Le quartz s est formé après la coésite Des transformations réversibles peuvent avoir lieu Document 3 : Lorsque le géotherme continental atteint 800 C à 100km de profondeur, le quartz se transforme en coésite. Eléments de connaissances : Le Moho est la limite entre la croûte et le manteau. La rencontre entre deux lithosphères continentales provoque le phénomène de collision continentale. La collision crée un raccourcissement et un épaississement de la croûte continentale ce qui provoque un réajustement isostatique et un enfoncement de la croûte dans le manteau. (racine crustale) L érosion permet une remontée des roches formées en profondeur. Mise en relation des informations et des connaissances et réponse à la question : Argument 1 : (Mise en relation des connaissances avec le document 1) Dans les Alpes, la collision entre 2 lithosphères continentales provoque un épaississement de la croûte continentale. Cet épaississement provoque un réajustement isostatique, un enfoncement de la croûte dans le manteau et une augmentation de la profondeur du Moho qui peut atteindre 55km de profondeur. Argument 2 : (Mise en relation des documents 1, 2 et 3 et des connaissances) Dans le Massif de Doria Maira, la présence de coésite montre que cette roche de la croûte continentale a atteint 100km de profondeur. De nos jours, sous le massif, le Moho est situé à 50km de profondeur. L érosion a provoqué une diminution de l épaisseur de la croûte continentale est une remontée en surface des quartzites. Durant cette remonté la pression et la température ont diminué ce qui a provoqué une transformation réversible de la coésite en quartz. Les 2 arguments sont correctement expliqués mises en relation avec les connaissances 5 mises en relations mais ne sont pas assez complétées 4 Les informations des documents sont mises en relation 3 Un seul argument est correctement expliqué avec les connaissances 2 mises en relations mais ne sont pas assez complétées Des informations et des connaissances sont citées sans mise en relation 1 Pas assez d éléments pertinents 0
Correction exercice 2.2 Spécialité Eléments de correction : Eléments scientifiques issus des documents Introduction et Avec la tentoxine, les feuilles des plantes deviennent orangé puis jaune. Document 1 : La tentoxine empêche la synthèse d ATP au niveau des chloroplastes et détruit la chlorophylle Document 2 : Un objet éclairé par de la lumière blanche, absorbe certaines radiations et diffuse les radiations complémentaires ce qui lui donne sa couleur. Un objet orange absorbe le bleu cyan Un objet jaune orangé absorbe le bleu. Document 3 : Les radiations lumineuses qui permettent d obtenir 80% de l activité photosynthétique sont : le violet, le bleu cyan, le bleu, l orange et le rouge. Il existe 3 pigments chlorophylliens : La chlorophylle a absorbe entre 400 et 450 nm dans le violet et le bleu et entre 650 et 700 nm dans l orange et le rouge. La chlorophylle b absorbe entre 460 et 510 nm dans le bleu cyan et entre 630 et 650 nm dans l orange. Les caroténoïdes absorbent entre 450 et 520 nm dans le bleu et le bleu cyan Grâce aux 3 pigments chlorophylliens, les végétaux absorbent le violet, le bleu, le bleu cyan, l orange et le rouge ce qui leur donne une couleur verte. Les radiations absorbées par les pigments permettent l activité photosynthétique. Document 4 : Pour pouvoir fixer le CO 2 dans la matière organique le stroma doit être en présence de thylakoïdes placés à la lumière ou en présence d ATP et de RH2. Avec la tentoxine, les thylakoïdes placés à la lumière ne permettent plus la fixation du CO 2 dans le stroma. Les thylakoïdes placés à la lumière permettent la synthèse d ATP et de RH2 qui sont indispensables à la réduction du CO2 dans la phase chimique. La tentoxine empêche la synthèse d ATP et de RH2 par les thylakoïdes. Eléments de connaissances : Durant la phase chimique, le CO2 est réduit en hexose phosphate. Durant la phase photochimique, les radiations lumineuses provoquent un départ d électrons de la chlorophylle ce qui permet la réduction de R en RH2. Ce transfert d électrons permet la synthèse d ATP. Mise en relation des informations et des connaissances et réponse à la question : Explication du changement de couleur (Mise en relation des documents 1,2 et 3) : La tentoxine provoque la destruction de la chlorophylle. Sans les chlorophylles a et b, les seuls pigments qui restent sont les caroténoïdes qui absorbent le bleu et le bleu cyan ce qui donne une couleur orange et jaune aux feuilles. Explication de la mort du végétal grâce à la tentoxine (Mise en relation des documents 1,3, 4 et des connaissances) : Sans les chlorophylles a et b, les thylakoïdes ne sont pas capables de capter assez de radiation s lumineuses et de fabriquer de l ATP et du RH2. Ces deux molécules sont indispensables à la réduction du CO 2 en matière organique. La tentoxine empêche donc la synthèse de matière organique par les végétaux, les végétaux ne sont alors plus autotrophe et ne peuvent pas survivre. Les 2 explications sont correctes et complètes mises en relation avec les connaissances 5 mises en relations mais ne sont pas assez complétées 4 Les informations des documents sont mises en relation 3 avec les connaissances 2 mises en relations mais ne sont pas assez complétées 2 mises en relations Des informations et des connaissances sont citées sans mise en relation 1 Pas assez d éléments pertinents 0 L explication de la mort du végétal est correcte et complète L explication du changement de couleur est correcte et complète
Correction exercice 2.2 Spécialité Eléments de correction : Eléments scientifiques issus des documents Introduction et Avec la tentoxine, les feuilles des plantes deviennent orangé puis jaune. Document 1 : La tentoxine empêche la synthèse d ATP au niveau des chloroplastes et détruit la chlorophylle Document 2 : Un objet éclairé par de la lumière blanche, absorbe certaines radiations et diffuse les radiations complémentaires ce qui lui donne sa couleur. Un objet orange absorbe le bleu cyan Un objet jaune orangé absorbe le bleu. Document 3 : Les radiations lumineuses qui permettent d obtenir 80% de l activité photosynthétique sont : le violet, le bleu cyan, le bleu, l orange et le rouge. Il existe 3 pigments chlorophylliens : La chlorophylle a absorbe entre 400 et 450 nm dans le violet et le bleu et entre 650 et 700 nm dans l orange et le rouge. La chlorophylle b absorbe entre 460 et 510 nm dans le bleu cyan et entre 630 et 650 nm dans l orange. Les caroténoïdes absorbent entre 450 et 520 nm dans le bleu et le bleu cyan Grâce aux 3 pigments chlorophylliens, les végétaux absorbent le violet, le bleu, le bleu cyan, l orange et le rouge ce qui leur donne une couleur verte. Les radiations absorbées par les pigments permettent l activité photosynthétique. Document 4 : Pour pouvoir fixer le CO 2 dans la matière organique le stroma doit être en présence de thylakoïdes placés à la lumière ou en présence d ATP et de RH2. Avec la tentoxine, les thylakoïdes placés à la lumière ne permettent plus la fixation du CO 2 dans le stroma. Les thylakoïdes placés à la lumière permettent la synthèse d ATP et de RH2 qui sont indispensables à la réduction du CO2 dans la phase chimique. La tentoxine empêche la synthèse d ATP et de RH2 par les thylakoïdes. Eléments de connaissances : Durant la phase chimique, le CO2 est réduit en hexose phosphate. Durant la phase photochimique, les radiations lumineuses provoquent un départ d électrons de la chlorophylle ce qui permet la réduction de R en RH2. Ce transfert d électrons permet la synthèse d ATP. Mise en relation des informations et des connaissances et réponse à la question : Explication du changement de couleur (Mise en relation des documents 1,2 et 3) : La tentoxine provoque la destruction de la chlorophylle. Sans les chlorophylles a et b, les seuls pigments qui restent sont les caroténoïdes qui absorbent le bleu et le bleu cyan ce qui donne une couleur orange et jaune aux feuilles. Explication de la mort du végétal grâce à la tentoxine (Mise en relation des documents 1,3, 4 et des connaissances) : Sans les chlorophylles a et b, les thylakoïdes ne sont pas capables de capter assez de radiation s lumineuses et de fabriquer de l ATP et du RH2. Ces deux molécules sont indispensables à la réduction du CO 2 en matière organique. La tentoxine empêche donc la synthèse de matière organique par les végétaux, les végétaux ne sont alors plus autotrophe et ne peuvent pas survivre. Les 2 explications sont correctes et complètes mises en relation avec les connaissances 5 mises en relations mais ne sont pas assez complétées 4 Les informations des documents sont mises en relation 3 avec les connaissances 2 mises en relations mais ne sont pas assez complétées 2 mises en relations Des informations et des connaissances sont citées sans mise en relation 1 Pas assez d éléments pertinents 0 L explication de la mort du végétal est correcte et complète L explication du changement de couleur est correcte et complète