1 spe 2023 2024 dynamique interne de la Terre 1 SVT

Chapitre 1 : La structure interne du globe

Chapitre 2 : La dynamique de la lithosphère

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https://www.qcm-svt.fr/QCM/public-affichage.php?niveau=1ere-Spe-SVT&id=1419 Information - QCM SVTnullQcm-svthttps://www.qcm-svt.fr/QCM/public-affichage.php?niveau=1ere-Spe-SVT&id=307 Information - QCM SVTnullQcm-svt

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OBJECTIFS:- connaitre les différences géologiques entre les croutes terrestres- comprendre l'interet des études sismologiques pour la structure interne -connaitre les caractéristiques des enveloppes du globe

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Les apports des données sismiques

COURS

atelier 2

atelier 1

exercice

bilan

quizlet

séance 2 ATELIER 1 mise en place de la modélisation : récupère la fiche TP comment utiliser le logiciel ?

• ouvre edumed rissc
• repère les couleurs de capteurs pour les mettre dans l'ordre du logiciel
• clique sur Start , attendre que ready apparaisse pour réaliser le choc
• tu peux zoomer ou dézoomer
• clique sur cursor pour voir le temps

Ce que tu vas faire sur ton cours: 1. note l’objectif du TP 2. décris ce que tu vas faire, ce que tu vas calculer 3. communique tes résultats (tableau + phrase) 4. fais une conclusion qui répond la problématique et en mettant en lien avec les observations faites dans le globe

je vérifie si j'ai compris : récupère la fiche d'exercice

on cherche à vérifier si les vitesses de propagation des ondes sismiques sont différentes selon les roches on a supposé au TP précédent que ....

Atelier 2 : mesure de la densité d'une roche La masse volumique est le rapport de la masse d'un échantillon sur son volume. La densité d'un objet est le rapport de sa masse volumique sur la masse volumique de l'eau, qui est égale à 1 g.cm3. Matériel

• échantillon(s) de roche
• balance
• grande éprouvette graduée
• eau

PROTOCOLE 1. Mesure de la masse de chaque échantillon Peser chaque échantillon (choisir judicieusement le nombre de morceaux permettant une précision suffisante) à l'aide de la balance fournie. 2.Mesure du volume de chaque échantillon

• Première méthode
• Mettre un volume V d'eau dans l'éprouvette graduée à l'aide d'un bécher Ajouter l'échantillon de roche Noter le volume V' Le volume de l'échantillon de roche est V'-V

Connaissant ainsi la masse et le volume de l'échantillon, calculer sa masse volumique puis sa densité. Communique tes résultats : Note tes calculs dans le tableau en ligne ICI

bilan Le contraste croûte océanique et croûte continentale se retrouve donc dans la nature des roches, ainsi que dans leur densité ce qui explique les différences de propagation de vitesse des ondes sismiques. Les scientifiques ont déterminé la nature des roches qui compose la lithosphère en profondeur en étudiant la vitesse de propagation des ondes. Le changement de la vitesse de propagation des ondes sismiques peut être brusque, ce qui correspond à un changement de masse volumique : on parle alors de discontinuité. Cette différence importante de masse volumique peut s’expliquer : - Par une composition chimique différente du matériau; et /ou Par des états physiques différents (plus ou moins ductile). La lithosphère, partie superficielle rigide et cassante du globe, repose sur l’asthénosphère , partie du manteau composée de péridotites où les ondes ralentissent en liaison avec un état plus visqueux de la roche.

Ces différences de vitesse de propagation des ondes dépendent-elle de la densité des roches ? vérifions la densité de ces différentes roches

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A la découverte des croutes terrestres

COURS

atelier 2

atelier 1

atelier 3

Atelier 1 Les ondes sismiques sont de formidables outils pour scanner les zones profondes des planètes. Pour comprendre comment la lecture des sismogrammes peut nous renseigner sur la structure de la croûte terrestre, nous porterons notre attention sur la vitesse de propagation des ondes de volume P dans les premières dizaines de kilomètres de profondeur. On va travailler sur un séisme régional superficiel (séisme de Barcelonnette du 07 avril 2014), enregistré par des stations pas trop éloignées de l’épicentre (entre 100 et 350 kms). Les ondes sismiques se sont ainsi propagées majoritairement propagées dans la croûte terrestre (profondeur maximale atteinte par les ondes de 20 km). Ouvre tectoglob3D en ligne puis fichier - charger des sismogrammes Complète le tableau de l'atelier 1 avec les données du sismogrammes nom de la station sismiquetemps d'arrivée des ondes P en secdistance de la station à l'épicentre vitesse moyenne des ondes P en km/s

1. Calculer la vitesse moyenne de propagation des ondes P arrivées à chaque station en utilisant la formule Vitesse = Distance/Temps en arrondissant au centième.

1. Formuler le problème ou les problèmes que soulèvent les vitesses moyennes obtenues sachant que les résultats sont significatifs au centième.

1. Mettre en relation les localisations des stations avec les vitesses obtenues et formuler une hypothèse ou des hypothèses qui pourraient expliquer les différences de vitesses moyennes obtenues.

1. Proposer une ou des démarches de résolution réalisables au lycée.

Atelier 3 Observation les échantillons des roches à l’œil nu puis en lames minces au microscope polarisant en lumière polarisée non analysée ou en lumière polarisée analysée pour chaque roche décrire sa texture et les minéraux qui la constituent. Récupère les roches sur le bureau prof et la fiche atelier Roches Basalte Gabbro Granite localisation texture vu à l’oeil nu Composition mineralogique (lame mince vue au microscope)

atelier 2 documents ressources : 1. Les missions d’observation directe de la croûte océanique au niveau de zone medio- océanique ( faille VEMA) ont permis d’établir la structure de la croûte du domaine océanique. En profondeur on trouve du gabbro puis au dessus du basalte. Repère leur localisation sur la coupe des fonds océaniques et note-la sur la fiche atelier 2. Observe la carte géologique de la France et relève les différentes types de roches présentes en surface des continents.

Les croûtes terrestres ne sont pas composées des mêmes roches. - la croûte océanique est constituée de roches magmatiques ( c’est-à-dire des roches issues du refroidissement et de la solidification d’un magma) : .......... - la croûte continentale présente une grande diversité de roche en surface : des roches m.............. . , s .....................et m.................... En revanche en profondeur le granite est donc la roche la plus représentative de la croûte continentale.

débloque le bilan en indiquant combien existe-t-il de croûtes terrestres

on cherche à vérifier si les roches sont différentes

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Les différentes enveloppes du globe

COURS

je vérifie si j'ai compris

Ouvrir tectoglob3D en ligne - dans fichier - charger des sismogrammes : séisme du pérou

1. A partir des sismogrammes et du document 1, formuler un problème sur l'enregistrement des ondes sismiques.

Doc 1 La zone d’ombre est la zone où les ondes sismiques ne sont pas enregistrées en surface suite à un séisme Aide méthodologique : avant de formuler un problème je dois indiquer les faits observés Aide procédurale : mettre en lien la localisation des stations sismiques et le doc 1 2. Dans Menu- sismogrammes, cliquer sur "projeter les stations sur une coupe du globe” Le modèle affiché correspond au modèle PREM établi en fonction des vitesses des ondes sismiques enregistrées en surface. Dans les réglages de droite, change le modèle. Observe la modélisation des trajectoires des ondes sismiques. Doc 2 : loi de snell-descartes : La réflexion des ondes est un phénomène physique où les ondes vont rebondir sur un support. On mesure la déviation par un angle de réflexion. La réfraction des ondes est un phénomène physique où les ondes vont modifier leur trajet en fonction de la composition du milieu qu’elles traversent. Les ondes sismiques se propagent dans toutes les directions. En profondeur quand elles rencontrent une discontinuité, elles peuvent être soit réfléchies , soit réfractées. A l’aide de la loi snell-descartes, de la projection des ondes dans le globe et du matériel mis à disposition (cristalisoirs, pointeur laser), expliquer comment les scientifiques ont interprété cette zone d’ombre. Aide : Pour cela, tu peux commencer par décrire le modèle de projection des ondes à l’intérieur du globe en suivant les ondes jusqu’à une station (clique sur une onde)

http://geosciences3d.univ-lyon1.fr/resources.php#ONDES_SISMIQUES

http://geosciences3d.univ-lyon1.fr/resources.php#ONDES_SISMIQUES

Retrouve le module tactiléo sur Atrium Correlyce

Quelle méthode ont les scientifiques pour étudier la structure profonde du globe terrestre ? (écris une phrase) Formule le problème rencontré par les scientifiques (voir fiche)

bilan Toutes ces études en laboratoire de la vitesses des ondes sismiques ont permis aux scientifiques d’établir le modèle de structure en couche concentriques de la Terre appelé modèle PREM.

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Les modes de transfert de chaleur au sein du globe

COURS

bilan la température augmente avec la profondeur. le tracé représentant l'évolution de la température en fonction de la profondeur est appelé le géotherme. Le géotherme est propre à chaque enveloppe. Cela s'explique par des mécanismes de transfert thermique différents: la conduction dans la lithosphère et au niveau des discontinuités et la convection dans le manteau. Les mouvements de matières peuvent être mis évidence par tomographie sismique .

Partie B : présentation et interprétation des résultats, poursuite de la stratégie et conclusion.

partie A : Appropriation du contexte et activité pratique

Partie A : Appropriation du contexte et activité pratique La stratégie consiste à modéliser les différents transferts de chaleur : conduction et convection et mesurer la température produite. Mettre en œuvre le protocole fourni.

introduction

RESSOURCES

je vérifie si j'ai compris

ETAPE A Matériel disponible PROTOCOLE bécher 1 L 1 thermoplongeur 2 thermomètres un chronomètre un réchaud des crozets Étapes du protocole à réaliser : Partie 1

1. Remplir d’eau le bécher , y plonger 2 cuillères de crozet (pâtes carrées de Savoie)
2. Allumer le réchaud électrique

Partie 2 Protocole n°A : - Placer la résistance au fond du bêcher rempli d’1L d’eau distillée - Placer un thermomètre au fond du bêcher (sans qu’il ne touche ni la résistance ni la paroi du bécher) - Placer un thermomètre à la surface de l’eau (qu’il rentre d’1cm) - Brancher la résistance et lancer le chronomètre au moment où vous lancez le chauffage - Relever l’évolution des deux températures au cours du temps (1 mesure toutes les 30s pendant 10 min) Protocole n°B : une seule modification par rapport au protocole n°A : Placer la résistance à la surface de l’eau (qu’elle plonge de 2-3 cm) Ne pas oublier de changer l’eau distillée entre les deux protocoles

Retour au globe terrestre : Les anomalies thermiques du manteau. La tomographie sismique permet d'identifier des variations de température (anomalies thermiques) à l'intérieur du globe, à partir des variations de vitesse des ondes sismiques par rapport au modèle PREM. En traversant les zones froides, plus rigides, les ondes sismiques sont accélérées alors qu'au niveau des zones plus chaudes, moins rigides, moins denses, les ondes sont ralenties. a. Ouvrez "Tectoglob 3D b. afficher la tomographie sous de la région d’Hawaï (milieu du pacifique) c. Formulez une hypothèse qui expliqueraient ces anomalies. d. Montrez que le manteau terrestre n’est pas homogène.

Mesures du déplacement des plaques lithosphériques

atelier 1

quel type de roches est étudiée ? que nous apprend l'analyse des anomalies magnétiques du fond des océans ? matériel à disposition: papier calque

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atelier 2

Exploitation des données pour calculer la vitesse de déplacement de la lithosphère océanique:

1. Tracer la droite de l'âge des sédiments en fonction de la distance à la dorsale atlantique
2. tracer la tangente à la courbe afin de trouver le coefficient directeur

y= ax +b le coefficient directeur donne la vitesse en KM/Ma de déplacement de la plaque

1. Convertir une vitesse en cm/an (la vitesse de déplacement des plaques utilise ces unités) sachant que 1 Ma = 106 ans et 1 km = 105 cm

Mesures du déplacement des plaques lithosphériques

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atelier 3

La NASA répertorie les enregistrements des balises satellites (voir doc) - cliquez sur le lien NASA - en cliquant sur un point vert , on obtient le nom de la balise - en la recherchant dans la grille en dessous et en cliquant dessus les coordonnées des enregistrements de la position de la balise sont donnés; - analyser les informations contenues dans ces graphiques et construisez le vecteur de déplacement à l'aide du document

bilan

atelier 4 : Les information s liées à l'alignement volcanique des îles Hawaii

Méthode de calcul de la direction des plaques selon les vecteurs des balises

voici l'enregistrement du déplacement d'une balise : le 1er correspond au déplacement en latitude (N-S) depuis 2012. On peut voir qu'en 2012 il était à une latitude de -20 (soit localisé dans l'hémisphère Sud )en 2020 il est à -1 , il s'est rapproché de l'équateur et s'est donc déplacé vers le nord. le 2eme correspond à la longitude : un déplacement négatif vers positif correspond à un déplacement vers l'Est. La vitesse de déplacement est indiquée par le coefficient directeur de l'équation de la droite (écrit sous le graphique) on peut alors tracer un axe NS-EO et placer ces coordonnées -Voir image sur le plan de travail

questions réponses

bilan

rappel : la lithosphère

Les zones de divergence

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questions réponses

rappel : la lithosphère

TP mise en place de la lithosphère océanique

1. production de magma

voici les conditions Température en fonction de la profondeur sous une dorsale. reporter ces conditions sous la dorsale dans le graphique présentant le géotherme en situation normale Reporter ces conditions dans le logiciel de modélisation http://philippe.cosentino.free.fr/productions/enclumes/ décompression du manteau. réaliser l’observation microscopique à la recherche des minéraux hydratés

TP évolution de la lithosphère océanique

observation microscopique gabbro à hornblende évolution de la densité des roches de la lithosphère océanique en s'éloignant de la dorsale Calcul de la densité moyenne de l’ensemble croûte – manteau lithosphérique en fonction de son épaisseur, puis de son âge en utilisant une loi empirique reliant épaisseur et âge. http://www.profsvt71.fr/pages/premiere-s/1b-tectonique-des-plaques/les-zones-de-divergence-1.html dLO= [(dCOx ECO) + (dML x EML)] / ELO dCO= densité croûte océanique = 2.85 ECO hauteur croûte océanique = 6 km dML densité manteau lithosphérique = 3.28 EML épaisseur manteau lithosphérique variable = ELO - ECO à l’endroit désigné. bilan La croûte océanique et les niveaux superficiels du manteau sont le siège d’une circulation d’eau qui modifie les minéraux.

Les zones de convergence

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rappel : la lithosphère

TP

QCM

Analyser les résultats de différentes méthodes pour identifier le plan de Wadati-Benioff. - Relier la minéralogie des roches (présence de minéraux hydroxylés) mises en place (andésite, rhyolite, granites) et l'état d'hydratation du magma. - Utiliser le diagramme de phases des péridotites pour montrer les effets de l’hydratation. - Comparer la minéralogie d'échantillons illustrant la déshydratation de la lithosphère (schiste bleu ; éclogite) - Discuter les relations entre vitesse d’accrétion et pourcentage de subduction aux frontières de plaques. - En considérant la densité moyenne de la lithosphère et celle de l’asthénosphère, déterminer l’épaisseur et l’âge de la lithosphère qui induiraient un déséquilibre gravitaire. Confronter les valeurs aux situations réellement observées

document aide : résultats expérimentaux

bilan seance 1

il existe 2 croûtes terrestres : la croûte océanique dont l'altitude moyenne est de -3800 m et la croûte continentale dont l’altitude moyenne est de +840mLes croûtes terrestres ne sont pas composées des mêmes roches. - la croûte océanique est constituée de roches magmatiques ( c’est-à-dire des roches issues du refroidissement et de la solidification d’un magma) : basalte, gabbro- la croûte continentale présente une grande diversité de roche en surface : des roches magmatiques , sédimentaires et métamorphiques.En revanche en profondeur le granite est donc la roche la plus représentative de la croûte continentale. Le contraste croûte océanique et croûte continentale se retrouve donc dans la nature des roches, ainsi que dans leur densité ce qui explique les différences de propagation de vitesse des ondes sismiques.

Retour au globe terrestre : Les anomalies thermiques du manteau. La tomographie sismique permet d'identifier des variations de température (anomalies thermiques) à l'intérieur du globe, à partir des variations de vitesse des ondes sismiques par rapport au modèle PREM. En traversant les zones froides, plus rigides, les ondes sismiques sont accélérées alors qu'au niveau des zones plus chaudes, moins rigides, moins denses, les ondes sont ralenties. a. Ouvrez "Tectoglob 3D b. afficher la tomographie sous de la région d’Hawaï (milieu du pacifique) Décrire l'évolution des vitesses des ondes à cet endroit. c. Formulez une hypothèse qui expliqueraient ces anomalies. d. Montrez que le manteau terrestre n’est pas homogène.

– La discontinuité de Gutenberg, limite entre le manteau et le noyau. Dès 1912, Beno Gutenberg a mis en évidence une zone d’ombre sismique : entre 105° et 143° de distance angulaire à l’épicentre, aucune onde P n’est enregistrée. Il l’a expliqué en introduisant dans le modèle une seconde discontinuité majeure à 2 900 km de profondeur, séparant deux milieux aux vitesses de propagation très différentes. Cette discontinuité, appelée discontinuité de Gutenberg, représente la limite entre le manteau et le noyau. – La discontinuité de Lehmann, limite entre le noyau externe et le noyau interne. En 1936, Inge Lehmann, une sismologue danoise, découvre que la zone d’ombre sismique n’est pas entièrement « muette » : on y observe en fait, bien plus tard après le déclenchement du séisme, l’arrivée d’ondes P très faibles. Lehmann l’a expliqué en introduisant dans le modèle une troisième discontinuité au sein du noyau, qui réfléchit en partie les ondes P. Nommée discontinuité de Lehmann, elle représente la limite entre le noyau externe et le noyau interne (graine). Elle est située à 5100 km de profondeur. -Le modèle PREM (Preliminary Reference Earth Model). En 1981, Dziewonski et Anderson publient un modèle sismique de la Terre appelé PREM (Preliminary Reference Earth Model). Ce modèle propose un profil d’évolution de la vitesse de propagation des ondes sismiques et de la densité en fonction de la profondeur. C’est un modèle à une dimension qui considère qu’à une profondeur donnée, les paramètres sont identiques en tout point de la Terre (symétrie sphérique). Il intègre les résultats de multiples travaux de recherches : de nombreux sismogrammes, des données de physique expérimentale, des calculs…Il a permis de proposer un schéma de la structure interne de la Terre

Ce que je dois faire pour réussir : Communiquer sur ses démarches, ses résultats et ses choix, en argumentant. je mets en évidence ma démarche en organisant ma réponse avec des mots clés : on cherche à , on voit, on sait, on en déduit j’ai utilisé du vocabulaire scientifique : discontinuité, propagation des ondes sismiques j’ai fait des liens entre les données observées/ recueillies et le problème à résoudre

badge argumenter

Séance 4 Transfert de chaleur

Les anomalies thermiques du manteau au niveau d'une dorsale .décrire le flux géothermique en surface au niveau des dorsales La tomographie sismique permet d'identifier des variations de température (anomalies thermiques) à l'intérieur du globe, à partir des variations de vitesse des ondes sismiques par rapport au modèle PREM. En traversant les zones froides, plus rigides, les ondes sismiques sont accélérées alors qu'au niveau des zones plus chaudes, moins rigides, moins denses, les ondes sont ralenties. a. Ouvrez "Tectoglob 3D b. afficher la tomographie sous la dorsale atlantique NordDécrire l'évolution des vitesses des ondes à cet endroit. c. Formulez une hypothèse qui expliqueraient ces anomalies.

EXERCICE LIEN ENTRE MATÉRIAU - VITESSE DES ONDES SISMIQUES ET MODÈLE DE LA STRUCTURE DE LA TERRE Mettre en relation les informations apportées par les documents et vos connaissances afin de déterminer une zone particulière dans la structure du globe vers 200 km de profondeur.

Travail individuel Partie B : Présentation et interprétation des résultats, poursuite de la stratégie et conclusion. Présenter et traiter les résultats obtenus, sous la forme de votre choix et les interpréter Exploiter les données des documents pour montrer que les résultats expérimentaux sont cohérents avec l’hypothèse que les 2 transferts de chaleur sont présents dans le globe terrestre. Conclure, à partir de l'ensemble des documents, sur le mode de transfert thermique principal de chaque enveloppe de la terre.

Sachant que le gradient thermique(C°/km) est le rapport etre la variation de températiure en tre deux points et la distance entre ceux-ci; déterminer si un transfert efficace est associé à un fort grapdient ou à un faible gradient.