CLASSE DE 1ère S - DURÉE 3H00 1s_cntsvt_2010_05_19.doc 1/8 DST DE SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE CALCULATRICES INTERDITES 1) RESTITUTION DES CONNAISSANCES (7 PTS) Chaque professeur est libre d articuler son cours en fonction de sa propre sensibilité, pourvu qu il respecte les notions fondamentales du programme. Votre manuel présente des documents qui justifient la notion de dynamique (de mouvement) de la lithosphère. Je vous ai présenté ces mêmes documents mais dans un esprit différent : retracer l histoire de la géologie et présenter les arguments qui ont amené à énoncer la théorie des plaques, puis les arguments qui ont conforté cette théorie. 1) Présentez le plan du cours avec les mots-clés ou les notions fondamentales, exprimés dans chaque paragraphe (ne développez pas, soyez bref). 2) Présentez la théorie des plaques : son principe, son moteur, ses conséquences. La question 2 peut être traitée avant la question 1. 2) EXPLOITATION DE DOCUMENTS ET RÉSOLUTION D UN PROBLÈME (7 PTS) Document 1 : carte des fonds océaniques entre l Afrique et l Inde. 1 Inde 2 Arabie 3 Afrique 4 Rift africain 5 - Madagascar 6 Île de la Réunion 7 Dorsale de Carlsberg 8 Chapelet de volcans 9 Trapps du Deccan (sud-ouest de l Inde)
1s_cntsvt_2010_05_19.doc 2/8 Document 2 : schéma structural des roches visibles dans une faille de la dorsale de Carlsberg. 1 Roches en coussinet, jusqu à 400 m. de profondeur par rapport au fond océanique. 2- roches en filons, jusqu à 1000 m. de profondeur. 3- Roches massives mais délitées par l eau de mer, jusqu à 1500 m. de profondeur. 4 roches massives mais délitées par l eau de mer représentées en rouge. Des failles normales ont été observées, Document 3 : analyse normative des roches 1 à 4 : Roches 1, 2 Roche 3 Roche 4 microlitique grenue grenue SiO 2 50,0 48,0 42,40 Al 2 O 3 15,0 17,0 5,25 Fe 2 O 3 3,8 3,6 3,67 FeO 7,4 7,6 6,57 MgO 7,0 7,0 30,03 CaO 10,2 10,1 5,63 Na 2 O 2,0 2,1 0,54 K 2 O 0,3 0,3 0,41 Document 4 :Carte simplifié de l âge des fonds océaniques
Document 5 : carte du point chaud de la Réunion 1s_cntsvt_2010_05_19.doc 3/8 La théorie des plaques est une théorie synthétique qui finalise 50 ans de recherches dont Wegener à été l initiateur. Les fonds océaniques ont gardé la trace de ces évènements. La Pangée a commencé à se disloquer il y a environ 180 à 160 millions d années. Vers 71 Ma, un rift s est ouvert dans ce qui restait de cette Pangée et l Inde s est séparée du continent africain auquel elle était encore liée. Elle a migré vers le nord-nord-est Il y a 10 millions d années, l Inde est venue percuter l Asie ; la chaîne de l Himalaya est la conséquence de cette collision. Les Trapps du Deccan sont des formations volcaniques au sud de l Inde, qui s étendent sur 500 000 km² (la moitié de la France) et sur 1500 mètres d épaisseur. Leur âge est de 65 Ma. Au sud des Trapps, dans la mer, s étendent des volcans sous-marins éteints, de plus en plus jeunes au fur et à mesure qu on s éloigne vers le sud, jusqu à l île de la Réunion, à l Est de Madagascar. On considère que les Trapps et le chapelet de volcans qui leur font suite vers le sud, sont liés à l existence d un point chaud. Ce point chaud est actuellement situé sous l île de la Réunion. Le chapelet d édifices volcaniques engendré par le point chaud se complique avec la présence du rift. On a représenté schématiquement dans le document 5 le rift et le chapelet d édifices volcaniques (les stations 1 et 2 sont des stations GPS ; nous ne tiendrons pas compte des données GPS dans cette étude).
QUESTIONS : 1s_cntsvt_2010_05_19.doc 4/8 1) La carte du document 4 présente l âge du plancher des océans. Vous ne considérerez que la portion située entre l Inde et l Afrique au niveau de la dorsale de Carlsberg. Comment cette carte a-t-elle été établie? 2) On ne considère dans un premier temps que la bande CD du document 5. Qu est-ce qu un point chaud? Expliquez l alignement des volcans entre 65 Ma et 40 Ma. 3) Le volume total des Trapps est égal au volume total des autres volcans. Comment l expliquez-vous (Comment expliquez-vous la grande quantité de laves émises au niveau des trapps)? 4) Calculer la vitesse de déplacement de la plaque supportant les trapps (vous prendrez CD = 2500 km pour simplifier les calculs). 5) Est-ce une vitesse relative ou une vitesse absolue? Justifiez. 6) On considère maintenant la zone BC : expliquez le fonctionnement de cette dorsale depuis 40 Ma jusqu à aujourd hui. 7) De quand date l apparition du rift dans cette zone? Une faille dans la dorsale de Carlsberg a permis de voir une succession de couches de roches différentes ; le document 2 présente cette succession de couches de roches. 8) La présence de «failles normales» est-elle normale? Le document 3 présente les analyses normatives de ces roches. 9) Nommez ces roches. Commentez ce tableau. 10) Expliquez le mode de mise en place de ces roches 11) On considère maintenant la zone AB (document 5).Comment expliquez-vous les volcans de ce secteur? 12) Calculez la vitesse de déplacement de la plaque supportant la Réunion (vous prendrez AB = 1200 km) ; comparez cette vitesse à celle calculée dans la question 4. Que constatez-vous? Expliquez cette différence. 13) Qu est-ce que la tomographie sismique? Imaginez une carte de tomographie sismique entre Les points A et D 14) Décrivez la dynamique des plaques ainsi que l histoire géologique de cette région depuis 71 millions d années. (vos schémas éventuels incluront l Afrique, l Inde, les volcans liés au point chaud Madagascar ne sera pas représenté).
1s_cntsvt_2010_05_19.doc 5/8 3) EXPLOITATION DE DOCUMENTS ET RÉSOLUTION D UN PROBLÈME (6 POINTS) 3.1 - Étude la Mer Rouge : Les techniques géophysique de sismique réflexion et de sismique réfraction permettent d obtenir des informations sur les couches profondes présentes dans une région. Les techniques sont applicables en milieu océanique. Pour cela un navire océanographique déclenche dans l eau des explosions. Les ondes de choc pénètrent dans les sédiments et se réfléchissent sur les surfaces de discontinuité entre les couches du sous-sol. Les ondes réfléchies sont captées par une série d hydrophones tirés par le navire (doc.1). Doc.1 Ces techniques ont été mises en œuvre en Mer Rouge, en 4 zones distinctes repérées 1 à 4 sur la carte (doc.2). Doc.2 Le profil sismique du document 3 correspond à la zone 1 ; les profils des autres zones sont assez semblables.
1s_cntsvt_2010_05_19.doc 6/8 Doc.3 Les études fines des profils 1 et 2 signalent, avec une vitesse de propagation des ondes inférieure à 6 km/s, que seules des roches sédimentaires sont présentes. Les profils 3 et 4, avec des vitesses de propagation des ondes de l ordre de 8 km/s, soulignent la présence de basaltes dans leur partie centrale. 1) La majorité des discontinuités verticales ou subverticales observables sur le document 3 correspondent à des failles. Faites un schéma de ce profil en soulignant les accidents tectoniques. 2) Quel type de structure générale reconnaissez-vous sur ce profil? 3) Expliquez la présence de basalte dans l axe des profils 3 et 4. 4) Expliquez à l aide de ces documents la formation de la Mer Rouge et formulez des hypothèses sur l évolution future de la région du golfe de Suez. 3.2 - Étude la Plaine d Alsace : Le document 1 représente une coupe effectuée dans la plaine d Alsace. Le document 2 montre les variations du flux géothermique dans la même région. Les différentes tonalités de gris correspondent aux différentes zones de température (exprimées en degrés Celsius) que l on rencontre à 1500 mètres de profondeur.
1s_cntsvt_2010_05_19.doc 7/8 1) Le degré géothermique moyen en France est de 1 pour 30 mètres (valeur de l augmentation de la température en fonction de la profondeur). Quelle particularité présente la plaine d Alsace sur le plan géothermique? Comment l expliquez vous? 2) Quel parallèle pouvez-vous établir avec la Mer rouge? Comment pouvez-vous expliquer la présence des formations volcaniques du Kaisersthul? 3.2 Le Golfe de Gascogne : L étude des anomalies magnétiques du plancher océanique dans cette zone a permis de dater avec précision différentes bandes parallèles du plancher basaltique ; l axe de ces bandes est repéré sur la carte par des lignes pointillées. La carte ci-après représente les fonds océaniques de l Atlantique nord au large des côtes francoespagnoles et britanniques.
1s_cntsvt_2010_05_19.doc 8/8 1) Quelle a été la vitesse moyenne de formation du plancher océanique entre A et B? Justifiez votre méthode. 2) En se basant sur cette vitesse moyenne, à quelle époque s est ouvert l océan atlantique dans cette zone? 3) Quelle est la particularité de la bande 84 Ma? Quelle hypothèse pouvez-vous formuler concernant la formation du golfe de Gascogne qui expliquerait cette particularité?