En terminale S ( programme 2011)
mercredi 9 avril 2014, par
Mise en relation des programmes et des sites présentés dans la lithothèque.
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Thème 1B : Le domaine continental et sa dynamique
En classe de première S, l’attention s’est portée principalement sur les domaines océaniques. On aborde ici les continents. Il s’agit de dégager les caractéristiques de la lithosphère continentale et d’en comprendre l’évolution à partir de données de terrain.
La compréhension de la dynamique de la lithosphère devient ainsi plus complète.
Bilans : granite, gabbro, basalte, péridotite ; le modèle de la tectonique des plaques ; volcanisme, recyclage des matériaux de la croûte ; notions d’érosion, transport, sédimentation.
Thème 1B1 La caractérisation du domaine continental : lithosphère continentale, reliefs et épaisseur crustale
La croûte continentale affleure dans les régions émergées. L’examen de données géologiques permet à la fois d’expliquer cette situation et de nuancer cette vision rapide. Les mécanismes de formation des montagnes sont complexes. On se limite au cas des reliefs liés à un épaississement crustal dont les indices peuvent être retrouvés sur le terrain et/ou en laboratoire.
| Programme | Ressources |
|---|---|
| La lithosphère est en équilibre (isostasie) sur l’asthénosphère. Les différences d’altitude moyenne entre les continents et les océans s’expliquent par des différences crustales. La croûte continentale, principalement formée de roches voisines du granite, est d’une épaisseur plus grande et d’une densité plus faible que la croûte océanique. L’âge de la croûte océanique n’excède pas 200 Ma, alors que la croûte continentale date par endroit de plus de 4 Ga. Cet âge est déterminé par radiochronologie. Au relief positif qu’est la chaîne de montagnes, répond, en profondeur, une importante racine crustale. Objectifs et mots clés. Il s’agit de présenter trois grandes caractéristiques continentales : épaisseur crustale, densité crustale, âges variés et parfois très anciens. La radiochronologie des roches est fondée sur la décroissance radioactive naturelle de certains éléments chimiques présents dans les minéraux qui les constituent. On étudie un exemple d’indice tectonique et un indice pétrographique de raccourcissement. |
Carrière du Viaduc - Nolay Verzé Granite de Mesvres Chaos granitique d’Uchon |
Thème 1B2 La convergence lithosphérique : contexte de la formation des chaînes de montagnes.
Si les dorsales océaniques sont le lieu de la divergence des plaques et les failles transformantes une situation de coulissage, les zones de subduction sont les domaines de la convergence à l’échelle lithosphérique. Ces régions, déjà présentées en classe de première S, sont étudiées ici pour comprendre une situation privilégiée de raccourcissement et d’empilement et donc de formation de chaînes de montagnes.
| Programme | Ressources |
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| Les chaînes de montagnes présentent souvent les traces d’un domaine océanique disparu (ophiolites) et d’anciennes marges continentales passives. La « suture » de matériaux océaniques résulte de l’affrontement de deux lithosphères continentales (collision). Tandis que l’essentiel de la lithosphère continentale continue de subduire, la partie supérieure de la croûte s’épaissit par empilement de nappes dans la zone de contact entre les deux plaques. Les matériaux océaniques et continentaux montrent les traces d’une transformation minéralogique à grande profondeur au cours de la subduction. La différence de densité entre l’asthénosphère et la lithosphère océanique âgée est la principale cause de la subduction. En s’éloignant de la dorsale, la lithosphère océanique se refroidit et s’épaissit. L’augmentation de sa densité au delà d’un seuil d’équilibre explique son plongement dans l’asthénosphère. En surface, son âge n’excède pas 200 Ma. Objectifs et mots clés. Subduction, collision. Les indices de subduction ou de collision doivent pouvoir être reconnus sur divers types de documents. La succession est présentée comme un scénario type, jamais parfaitement réalisé sur le terrain. Subsidence thermique. Le rôle moteur de la traction par la lithosphère océanique plongeante complète la compréhension de la tectonique des plaques |
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Thème 1B3 Le magmatisme en zone de subduction : une production de nouveaux matériaux continentaux
Les zones de subduction sont le siège d’une importante activité magmatique qui aboutit à une production de croûte continentale.
| Programme | Ressources |
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| Dans les zones de subduction, des volcans émettent des laves souvent visqueuses associées à des gaz et leurs éruptions sont fréquemment explosives. La déshydratation des matériaux de la croûte océanique subduite libère de l’eau qu’elle a emmagasinée au cours de son histoire, ce qui provoque la fusion partielle des péridotites du manteau sus-jacent. Si une fraction des magmas arrive en surface (volcanisme), la plus grande partie cristallise en profondeur et donne des roches à structure grenue de type granitoïde. Un magma , d’origine mantellique, aboutit ainsi à la création de nouveau matériau continental. Objectifs et mots clés. Accrétion continentale ; granodiorite ; andésite. |
Thème 1B4 La disparition des reliefs
Tout relief est un système instable qui tend à disparaître aussitôt qu’il se forme. Il ne s’agit évidemment pas ici d’étudier de façon exhaustive les mécanismes de destruction des reliefs et le devenir des matériaux de démantèlement, mais simplement d’introduire l’idée d’un recyclage en replaçant, dans sa globalité, le phénomène sédimentaire dans cet ensemble.
| Programme | Ressources |
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| Les chaînes de montagnes anciennes ont des reliefs moins élevés que les plus récentes. On y observe à l’affleurement une plus forte proportion de matériaux transformés et/ou formés en profondeur. Les parties superficielles des reliefs tendent à disparaître. Altération et érosion contribuent à l’effacement des reliefs. Les produits de démantèlement sont transportés sous forme solide ou soluble, le plus souvent par l’eau, jusqu’en des lieux plus ou moins éloignés où ils se déposent (sédimentation). Des phénomènes tectoniques participent aussi à la disparition des reliefs. L’ensemble de ces phénomènes débute dès la naissance du relief et constitue un vaste recyclage de la croûte continentale. Objectifs et mots clés. Il s’agit de montrer que les chaînes de montagnes sont des systèmes dynamiques et disparaissent. Comme les matériaux océaniques, la lithosphère continentale est recyclée en permanence. Les mécanismes sont cependant différents, ce qui explique que la croûte continentale puisse conserver les roches les plus anciennes de la Terre. |
Verzé Du granite de Mary au calcaire de Rains Une énergie fossile : les schistes bitumineux Mallette pédagogique « Géologie du Bassin d’Autun » Carrière du Viaduc - Nolay Exposition Solutré |
Thème 2 - Enjeux planétaires contemporains Thème 2-A - Géothermie et propriétés thermiques de la Terre L’énergie solaire, d’origine externe au globe terrestre, a été largement abordée dans les programmes de sciences de la vie et de la Terre des classes de seconde et de première. Un flux thermique dont l’origine est interne se dirige aussi vers la surface. L’étudier en classe terminale est à la fois prendre conscience d’une ressource énergétique possible et un moyen de comprendre le fonctionnement global de la planète. Bilan : flux thermique, convection, conduction, énergie géothermique.
| Programme | Ressources |
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| La température croît avec la profondeur (gradient géothermique) ; un flux thermique atteint la surface en provenance des profondeurs de la Terre (flux géothermique). Gradients et flux varient selon le contexte géodynamique. Le flux thermique a pour origine principale la désintégration des substances radioactives contenues dans les roches. Deux mécanismes de transfert thermique existent dans la Terre : la convection et la conduction. Le transfert par convection est beaucoup plus efficace. À l’échelle globale, le flux fort dans les dorsales est associé à la production de lithosphère nouvelle ; au contraire, les zones de subduction présentent un flux faible associé au plongement de la lithosphère âgée devenue dense. La Terre est une machine thermique. L’énergie géothermique utilisable par l’Homme est variable d’un endroit à l’autre. Le prélèvement éventuel d’énergie par l’Homme ne représente qu’une infime partie de ce qui est dissipé Objectifs et mots-clés. Il s’agit de montrer le lien étroit entre la compréhension du fonctionnement de la planète et l’utilisation par l’Homme d’une ressource naturelle que l’on peut considérer inépuisable. La compréhension du transfert thermique dans la Terre permet de compléter le schéma de tectonique globale en y faisant figurer la convection mantellique. (Collège, seconde, première. Il convient de réinvestir les résultats des classes antérieures pour aboutir à une compréhension très globale du fonctionnement de la planète.) [Limites. Aucune formalisation mathématique de la circulation du flux thermique n’est attendue.] Convergences. Physique : transferts thermiques. Pistes. Approche mathématique du flux thermique, calcul du gradient géothermique. |
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ENSEIGNEMENT DE SPÉCIALITÉ :
| Programme | Ressources |
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| Thème 2 - Enjeux planétaires contemporains Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l’avenir Les enveloppes fluides de la Terre (atmosphère et hydrosphère) sont le siège d’une dynamique liée notamment à l’énergie reçue du Soleil. Elles sont en interaction permanente avec la biosphère et la géosphère. Le climat, à l’échelle globale ou locale, est à la fois le résultat de ces interactions et la condition de leur déroulement. La compréhension, au moins partielle, de cette complexité permet d’envisager une gestion raisonnée de l’influence de l’Homme. Sans chercher l’exhaustivité, l’objectif de ce thème est d’aborder quelques aspects de la relation entre histoire des enveloppes fluides de la Terre et histoire du climat. - L’atmosphère initiale de la Terre était différente de l’atmosphère actuelle. Sa transformation est la conséquence, notamment, du développement de la vie. L’histoire de cette transformation se trouve inscrite dans les roches, en particulier celles qui sont sédimentaires. [Il s’agit de traiter le passage de l’atmosphère primitive à l’atmosphère oxydante en s’appuyant sur un nombre limité d’arguments pétrographiques.] - Les bulles d’air contenues dans les glaces permettent d’étudier la composition de l’air durant les 800 000 dernières années y compris des polluants d’origine humaine. La composition isotopique des glaces et d’autres indices (par exemple la palynologie) permettent de retracer les évolutions climatiques de cette période. [Les élèves doivent connaître les apports essentiels de la glaciologie. Aucun autre argument n’est exigible, mais les élèves devront pouvoir étudier des documents permettant de les mettre en évidence.] - L’effet de serre, déterminé notamment par la composition atmosphérique, est un facteur influençant le climat global. La modélisation de la relation effet de serre/climat est complexe. Elle permet de proposer des hypothèses d’évolutions possibles du climat de la planète notamment en fonction des émissions de gaz à effet de serre induites par l’activité humaine. [L’ensemble des mécanismes agissant sur le climat n’est pas au programme, mais on indiquera que l’effet de serre n’est qu’un facteur parmi d’autres. En particulier, l’influence des paramètres astronomiques pourra être évoquée, mais n’est pas exigible des élèves au baccalauréat.] - Sur les grandes durées (par exemple pendant le dernier milliard d’années), les traces de variations climatiques importantes sont enregistrées dans les roches sédimentaires. Des conditions climatiques très éloignées de celles de l’époque actuelle ont existé. [On étudie seulement un exemple permettant de reconstituer les conditions climatiques et leur explication en termes de géodynamique. L’histoire de la variation du climat en elle-même est hors programme ainsi que l’étude exhaustive des relations entre géodynamique et climat.] |
Exposition pour la commémoration du 150 ème anniversaire de la découverte de la Roche de Solutré. Sortie à Arcy sur Cure et à la Tourbière de Champgazon Exposition Solutré |
