Fiche d activité n 5 : indices paléo magnétiques de l expansion de la lithosphère océanique Il existe un champ magnétique terrestre qui peut être mis en évidence par la déviation de l aiguille aimantée d une boussole, elle s oriente dans la direction du pôle Nord. Dans les années 50 et 60, des mesures du magnétisme des roches du plancher océanique ont révélé des anomalies magnétiques par rapport au champ actuel. Ces enregistrements se font perpendiculairement à l axe des dorsales grâce à des magnétomètres traînés par des navires. Les anomalies magnétiques peuvent être positives ou négatives. Objectif cognitif : Comprendre les champs magnétiques terrestres actuels et ses changements Mettre en évidence l expansion de la lithosphère océanique à partir de l étude des anomalies magnétiques. Comprendre l origine des anomalies magnétiques de certaines roches. TP d experts : faire des groupes de travail de 4, chacun des élèves du groupe réalisera 1des 4 activités avec un compte rendu de cette activité puis après 40 min, chacun retourne dans son groupe de départ pour mettre en commun les différentes données et répondre au problème posé en 2 nde partie du TP Deuxième étape du travail : 1. Chaque membre du groupe rapporte les résultats de ses recherches aux autres (dans l ordre, groupes de travail 1, 2, 3 et 4) 2. Montrer que les documents ci-dessous sont un argument allant dans le sens de l hypothèse de Hess d une expansion océanique, puis mesurer la vitesse d expansion au niveau de la dorsale de Juan de Fuca (= vitesse d écartement des plaques). Voir doc au dos
Activité 1 : Ressource n 1 : Lire p 388 de votre livre et répondre aux différentes pistes d exploitation. Source : http://planet-terre.ens-lyon.fr/article/inversion-magnetique.xml Ressource n 2 : le magnétisme terrestre. Il revient à William Gilbert, physicien et médecin de la reine Elisabeth I d'angleterre au 16 e siècle, d'avoir réalisé que si l'aiguille aimantée d'une boussole pointe invariablement vers le Nord, c'est qu'il y a quelque chose, une sorte d'aimant placé au centre de la terre, et qu'il devient possible de calculer la direction et l'intensité du champ magnétique en tout point de la surface du globe. La terre agit comme un dipôle magnétique, ou encore comme un aimant. Les lignes de forces magnétiques établissent tout autour de la planète un champ magnétique terrestre. C'est la raison pour laquelle l'aiguille d'une boussole s'aligne automatiquement selon les lignes de force, dans une direction nord-sud. source : http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s1/magnetisme.terr.html Ressource n 3 : réaliser un modèle analogique. Vous disposez d un dipôle, d une plaque de verre, de limaille de fer et de nombreuses aiguilles aimantées. Mettre en évidence les lignes de champs créées par le dipôle, l inclinaison à équateur et aux pôles et placer les pôles magnétiques. Schématisez votre expérience. Ressource n 4 : la migration apparente des pôles. D après Bordas 1 ère S Bilan : Représentez sur un globe la direction du champ magnétique terrestre ainsi que la déclinaison et de l inclinaison dont vous donnerez une définition. Expliquez comment ces connaissances scientifiques ont permis de confirmer l idée de la dérive continentale?
Activité 2 : Les anomalies magnétiques affectent toute l épaisseur du basalte océanique. Les résultats des sondages profonds des programmes DSDP (Deep Sea Drilling Project) puis ODP ( Ocean Drilling Project) ont permis d établir une échelle magnétostratigraphique qui donne la corrélation entre l âge des couches de basaltes et les anomalies magnétiques (document a). Le document b montre la répartition des anomalies magnétiques, au voisinage de la Dorsale de Reykjanes (Islande) et une interprétation des bandes d anomalies magnétiques. 1. Indiquez ce que représentent une bande noire et une bande blanche. 2. Décrivez les anomalies magnétiques par rapport à la dorsale (document b). 3. Proposez une interprétation de la répartition de ces anomalies de part et d'autre de la dorsale. 4. Calculez la vitesse d expansion de l océan Atlantique depuis 2 Ma. 5. Faire question n 2 p136 (doc 3 du livre). Comparer avec le résultat précédent 6. Quelle est la production de croute océanique (= volume de nouvelle croute chaque année en km 3 par an) à l'échelle de la planète? Longueur totale des dorsales lentes : 45000 km Vitesse d'expansion des dorsales les plus lentes: 0.022 m/an Longueur totales des dorsales rapides : 15 000 km Vitesse d'expansion des dorsales rapides : 0.16 m/an
Activité 3 : La présence d un champ magnétique dans les roches. 1. Utilisez une aiguille aimantée pour repérer la présence d un champ magnétique dans les différents échantillons de roche mis à votre disposition. Pour cela, approchez un échantillon de l aiguille aimantée. Si l aiguille est déviée, l échantillon contient un champ magnétique. Réalisez un tableau de résultats ( + indique la présence d un champ magnétique et l absence) Comparez les compositions chimiques des roches analysées avec celle d un aimant et proposez une explication à la présence du champ magnétique. 2. Le champ magnétique des roches analysées est un champ magnétique fossile (voir paléomagnétisme, étude des caractéristiques du champ magnétique terrestre fossile). Pour connaître le moment où la roche a enregistré ce champ magnétique : -Vous allez modéliser cette acquisition du champ magnétique. Pour cela : - faire fondre de la paraffine râpée (à l économe) dans un bécher. (environ 25 cl). - préparer deux boîtes de Pétri, dont une placée sur un aimant, et y couler la paraffine. Ajouter deux bonnes pincées de limaille de fer tant que la paraffine est liquide, puis laisser refroidir et prendre. - Oter l aimant. - A l aide du tesla mètre (attention sonde extrêmement fragile), mesurer le champ magnétique au dessus de chacune des deux boîtes. 3. vous réalisez une expérience avec votre professeur :la thermorémance. Réalisez une expérience montrant qu une tige de fer perd ses propriétés magnétiques lorsqu on élève sa température au delà d un certain degré (température de Curie) ET que cette même tige de fer retrouve son aimantation lorsque sa température redescend sous le point de Curie Schématiser le montage et estimer la valeur du point de Curie. Faire le lien entre les 3 activités et conclure à partir de l ensemble des résultats obtenus à la présence d un champ magnétique dans les roches.
Activité 4 : Les anomalies magnétiques des roches du plancher océanique. Un teslamètre est un appareil qui permet de mesurer un champ magnétique (unité internationale: le tesla). Pour notre expérience, le teslamètre sera relié à un multimètre réglé en position «200V». Le teslamètre mesure alors le champ magnétique dans la classe, c est à dire le champ magnétique actuel de la Terre. Etablissement d un profil magnétique autour d une dorsale. Le champ magnétique fossile peut être positif (comme Aujourd hui) ou négatif (inverse par rapport à aujourd hui). 1. Etalonnez le teslamètre : ouvrir cassy et charger le fichier «paléomagnétisme 1 ère S», on considèrera que le 0 supprime le champs magnétique terrestre actuel. 2. Réalisez une expérience analogique : vous disposez d une série d aimants avec chacun un pôle nord et un pôle sud et une sonde teslamètre ( attention sonde très fragile). Imaginez avec ce matériel une expérience permettant de simuler le passage d un bateau équipé d un teslamètre au-dessus du plancher océanique en partant de l axe de la dorsale médio-atlantique. 3. Schématisez votre expérience et les résultats obtenus. 4. Pour conclure, indiquez ce que signifie une anomalie magnétique positive et une anomalie magnétique négative. 5. Que pouvez vous dire du champ magnetique terrestre depuis 3 Ma? Ressource : doc 3 p136-137