TP Les marqueurs des zones de subduction. TS

A vos critiques constructives...

I. Introduction.

Classe de Terminale S : enseignement obligatoire : partie : La convergence lithosphérique et ses effets : 4 semaines.

Appel : La divergence et les phénomènes associés ont été vus en classe de 1ère S. On s’appuie également sur les acquis de la classe de 4ème dans la partie : « L’activité interne du globe » : les plaques se rapprochent et s’enfouissent au niveau des fosses océaniques » et on présente le concept de subduction admit actuellement par les scientifiques : La convergence se traduit par la disparition de la lithosphère océanique dans le manteau ou subduction» : illustration avec carte des âges des fonds océaniques du logiciel Tectoglob. On invite les élèves à rechercher des indices qui ont permis d’échafauder cette théorie.

Problématique : Comment caractériser les zones de subduction ?

I. Des marqueurs morphologiques.

*Poste 1 : La topographie caractéristique des zones de subduction : une topographie contrastée.

Motivation : On recherche des témoins morphologiques caractéristiques des zones de subduction.

Problème : Quels sont les indices morphologiques qui attestent des zones de subduction ?

-OM : Utiliser des modes de représentation des sciences expérimentales : présenter des données sous forme d’un graphique.
Appliquer une démarche explicative : mettre en relation des informations ; mettre en relation les résultats obtenus avec le problème.
-Support : carte des plaques ; document montrant la bathymétrie de la marge andine ; document montrant la bathymétrie des petites Antilles ; photographies des Andes péruviennes et arc insulaire des petites Antilles ; document montrant la distribution du flux thermique.
-Questions : Identifier les plaques en présence.
Réalisez une coupe topographique simplifiée des zones étudiées.
Mettez en relation cette morphologie avec la distribution du flux thermique.

Les élèves se mettent en groupes (activité intellectuelle/débat/critique) : on leur demande à partir de leurs observations de déterminer les indices morphologiques qui témoignent des zones de subduction.

Rédigez un bilan en réponse au problème formulé.

-Technique de classe : Tp mosaïque (Andes/petites Antilles) et mutualisation.

Aides : démarche, savoir faire et savoir : fiche méthodologique sur la réalisation d’un graphique.

Notion construite : Les zones de subduction sont toujours caractérisées par une fosse océanique étroite et de grande profondeur (maximum = fosse des Mariannes : 11000 m) marquée par un flux de chaleur faible. Ces fosses sont associées à des arcs d’îles volcaniques dans le cas d’une subduction intra océanique ; elles sont parallèles à des reliefs montagneux en bordure de continent dans le cas d’une subduction sous une lithosphère continentale. Le flux de chaleur est positif à l’aplomb des arcs et des chaînes de montagnes.

Indiquer aux élèves qu’on qualifie de marge active la limite entre une lithosphère océanique et une lithosphère continentale. On compare alors avec une marge passive en s’appuyant sur les acquis de la classe de 1ère S : on montre bien les caractéristiques morphologiques des zones de subduction.

Transition : Avec une carte de la distribution des séismes et des volcans (Tectoglob), on invite les élèves à s’interroger sur le qualificatif : « actif » pour la marge andine : présence de séismes, de volcans…

II. Des marqueurs phénoménologiques.

Problème : Quels sont les phénomènes associés aux zones de subduction ?

A.Une signature sismique.

*Poste 2 : Une répartition sismique caractéristique.

On s’appuie sur les acquis de la classe de 4ème : le foyer d’un séisme est le lieu où le séisme naît.

Motivation : On cherche à découvrir la répartition des séismes des zones de subduction.

-OM : Utiliser des techniques : exploiter des simulations et des modèles + B2i lycée.
Appliquer une démarche explicative.
-Support : Logiciel Tectoglob : logiciel de données de traitement sismique.

-Questions : Lancer le logiciel Tectoglob et utiliser ses fonctionnalités pour présenter la fosse du Pérou/la fosse des Mariannes.
En utilisant les fonctionnalités du logiciel, réalisez une coupe.
Traiter l’image (légende).
Décrivez la répartition des foyers sismiques.

-Technique de classe : Tp mosaïque et mutualisation.

Aides : démarche, savoir faire et savoir : fiche technique sur les fonctions utiles du logiciel Tectoglob ; apport de savoir : foyer sismique (rappel des acquis de 4ème).

Notion construite : Répartition particulière des séismes dans les zones de subduction.

B.Un magmatisme et un volcanisme caractéristiques.

*Poste 3 : Un volcanisme explosif et magmatisme associés.

On s’appuie sur les acquis de la classe de 4ème sur le volcanisme et sur les acquis de 1ère S sur le magmatisme des zones d’accrétion.

Motivation : On cherche à découvrir le type de volcanisme et le magmatisme associé aux zones de subduction.
A l’aide de documents (vidéo pour la dynamique), on associe le volcanisme des zones de subduction à un volcanisme explosif. On trouve différents types de roches. Certaines, comme les andésites et les rhyolites, constituent les édifices volcaniques des cordillères ou des arcs volcaniques. Dans certaines régions érodées, on trouve des granites et des granodiorites.
On initie une situation complexe.

-OM : Utiliser des techniques : utiliser le microscope optique polarisant.
Utiliser des modes de représentation des sciences expérimentales : réaliser un croquis.
Appliquer une démarche explicative : mettre en relation des observations et des connaissances.
-Support : document ou vidéo sur le volcanisme explosif ; échantillons et lames : andésite et granodiorite ; microscopes optiques polarisants ; planches des principales caractéristiques des minéraux (roches microlithiques et roches grenues).

-Questions : Rédiger un texte expliquant le lieu et les conditions de formation de ces roches caractéristiques des zones de subduction. Vous illustrerez vos propos par un croquis d’une des roches en lame mince.

-Technique de classe : Tp en binôme.

Aides : démarche, savoir faire et savoir : fiches méthodologiques sur l’utilisation du microscope optique polarisant et sur la réalisation d’un croquis ; apport de savoir : faire analogie avec le magmatisme des zones d’accrétion : texture grenue/microlithique ; refroidissement rapide en surface/lent en profondeur du magma.

Notion construite : Les zones de subduction sont caractérisées par des roches volcaniques à structure microlitique : les andésites. Le magma qui leur a donné naissance a refroidi assez vite en surface, d’où la structure. Lorsque ce même magma cristallise lentement en profondeur, il est à l’origine de roches grenues : les granodiorites, dont on distingue les minéraux à l’œil nu. Le volcanisme associé est de type explosif.


Transition : les volcans sont associés à des déformations tectoniques : montrer un doc ???

III. Des marqueurs géométriques.

Problème : Quels sont les déformations tectoniques associées aux zones de subduction ?

*Poste 4 : Des déformations de la lithosphère associées.

Motivation : On cherche à découvrir les déformations tectoniques associées aux zones de subduction.
On initie une situation complexe.

-OM : Appliquer une démarche explicative : mettre en relation des observations et des connaissances.
-Support : document sur les Andes : roches plissées faillées ou logiciel Sismolog (pour localiser les zones plissées) ; un profil sismique-réflexion d’un prisme d’accrétion sédimentaire ; sédiments d’un prisme et forage de sédiments océaniques ; coupe schématique pour visualiser localisation prisme de la Barbade.
-Questions : Rédiger un texte expliquant les types de déformations que subit la lithosphère dans les zones de subduction.
-Technique de classe : Tp en mosaïque et mutualisation.

Aides : démarche, savoir faire et savoir : aide à la démarche : l’élève doit relier les failles inverses et les plis à un régime compressif qui se traduit par un raccourcissement et un épaississement de la lithosphère ; l’élève doit relier prisme d’accrétion constitués de sédiments océaniques écaillés et sédiments océaniques rabotés par la plaque subduite.

Notion construite : Dans les zones de subduction, la lithosphère subit des déformations de type compressif : failles inverses et plis. Cela conduit à un raccourcissement et à un épaississement de la lithosphère. En particulier, on remarque le plissement des sédiments de la plaque en subduction, formant un prisme d’accrétion.

IV. Conclusion.

Un schéma bilan avec les différents marqueurs peut être construit au fur et à mesure.

Il s’agira ensuite de relier l’existence de ces marqueurs et des connaissances acquises en 1ère S sur les zones d’accrétion pour expliquer les mécanismes de la subduction et le moteur de ces mécanismes ainsi que l’origine du magmatisme.
Les types déformations lithosphériques et le régime compressif constatés au sein de ces zones seront réinvestis dans l’étude de la collision continentale.

Personne de répond ????

Promis j'essaie de voir ça mercredi après midi (désolée mais pour l'instant je n'avais pas commencé les TP).

Ne t'inquiète pas j'ironisai... On est tous dans la même galère entre la famille, le boulot et le concours...

J'ai essayé de faire un plan sans regarder le tien, voici le mien (j'ai rajouté les marqueurs métamorphiques). Par contre je ne sais plus si il faut citer tous les prérequis des classes précédentes dans l'intro ou s'il faut les donner au fur et à mesure des postes.


TP Les marqueurs des zones de subduction. TS
Introduction :
En classe de 4ème : Première approche de la tectonique des plaques, dans la partie « activité interne de la Terre » : partie externe de la Terre formée de plaques lithosphériques (= zone stable délimitée par des zones présentant une activité sismique et volcanique). Ces plaques sont mobiles les unes par rapport aux autres et leurs mouvements transforment la surface du globe. Zone de divergence au niveau des dorsales. Zone de convergence : les plaques s’enfouissent au niveau des fosses océaniques. La collision des continents engendre des déformations et aboutit à la formation de chaînes de montagne.

En 1ère S : dans le thème : « structure, composition et dynamique de la Terre », on complète le modèle du globe terrestre et on étudie plus précisément les zones de divergence. Les élèves sont capables de reconnaître les marqueurs des zones de divergence (failles normales, marges passives, magmatisme associé, …)

En Terminale S, les principales caractéristiques de la convergence introduites en 1ère sont réinvesties pour traiter les phénomènes liés à la convergence des plaques et pus particulièrement les zones de subduction (= disparition de la lithosphère océanique dans le manteau).



Problématique : Quels sont les indicateurs spécifiques (marqueurs) permettant d’affirmer qu’il s’agit d’une zone de subduction ?



I. Les marqueurs en surface
A. les marqueurs topographiques
Poste 1 : les marqueurs topographiques
Constat : en 1ère S, observation des caractéristiques topographiques au niveau des zones de divergence (dorsale rapide, dorsale lente)
Pb : quels sont les indicateurs spécifiques topographiques des zones de subduction actuelle ?
Obj cognitif : la présence de reliefs particuliers (positifs et négatifs), une déformation lithosphérique importante.( fosse océanique, chaîne de montagnes, prisme d’accrétion, bassin arrière arc.)
Obj méthodo : Analyser
Support : carte au 1/250 000ème, image satellitale, p186 les grandes structures géologiques (Andes)
Modalité de travail : par binôme
Travail demandé aux élèves : analyser de cartes permettant de dégager les principales caractéristiques des marges actives actuelles.



B. les marqueurs thermiques
Poste 2 : les marqueurs thermiques
Constat : En 1ère S, étude des isothermes dans le domaine océanique au niveau des zones d’accrétion a montré une anomalie de la répartition des isothermes.
Pb : la répartition des isothermes est-elle également modifiée au niveau des zones de subduction ?
Obj cognitif : Une répartition particulière des flux de chaleur
Obj méthodo : s’interroger
Support : carte du flux géothermique p 193 fig 27 Magmatisme et tectonique des plaques (Mehier) + fig 28
Modalité de travail : travail individuel
Travail demandé aux élèves : analyser une carte du flux thermique au niveau d’une zone de subduction.


Visualisation du volcanismes avec sismolog. une activité magmatique importante
Quel type de volcanisme observe-t-on au niveau des zones de subduction ?
C. Les marqueurs magmatiques.
Poste 3 : Les roches magmatiques des zones de subduction
Constat : observation des volcans au niveau des zones de convergence : volcanisme explosif (4ème)
Pb : quels types de roches observe-t-on au niveau de ces chaînes de montagnes ?
Obj cognitif : une activité magmatique importante
Obj méthodo : utilisation du microscope, dessin d’observation
Support : microscope, lames minces, clé de détermination des minéraux.
Modalité de travail : par binômes
Travail demandé aux élèves : déterminer la texture, composition de roches volcaniques (andésite, rhyolite) et plutoniques (granitoïdes) ; réaliser un dessin d’observation

La lithosphère océanique s’enfonce sous la marge active s’une plaque comprenant une croûte continentale ou une croûte océanique.
Comment étudier une zone de subduction en profondeur ?


II. Les marqueurs en profondeur
A. les marqueurs tectoniques

Poste 4 : les marqueurs tectoniques
Constat : utilisation des ondes sismiques pour mettre en évidence la structure interne du globe terrestre.
Pb : comment les séismes permettent-ils d’étudier les zones de subduction en profondeur ?
Obj cognitif : La distribution géométrique des séismes matérialise le plongement d’une portion rigide de lithosphère à l’intérieur du manteau chaud et ductile.
Obj méthodo : utilisation du logiciel sismolog en vue des ECE + étude descriptive et réalisation d’une coupe
Support : sismolog ou tectoglob
Modalité de travail : par binôme
Travail demandé aux élèves : réalisation d’une coupe à partir du logiciel sismolog, construction du plan de Benioff à partir des profondeurs des foyers des séismes.


Constat : lorsque les gabbros s’éloignent de l’axe de la dorsale, hydratation et transformation des minéraux, apparition d’amphibole. Définition métamorphisme.
Pb : quels sont les marqueurs métamorphiques propres aux zones de subduction ?

B. Les marqueurs métamorphiques
Poste 5 : marqueurs métamorphiques
Obj cognitif : Le long du plan de Bénioff, les roches sont soumises à des conditions de pression et température différentes de celles de leur formation. Des minéraux caractéristiques des zones de subduction apparaissent.
Obj méthodo : observation de minéraux et des structures minérales témoignant des transformations minéralogiques dans les métagabbros de la croûte océanique subduite : minéraux typiques des zones de subduction (glaucophane, grenat, jadéite). Utilisation des grilles pétrogénétiques pour retrouver les conditions d’apparition de ces minéraux.
Support : microscope, lames minces métagabbros, éclogite
Modalité de travail : par binôme
Travail demandé aux élèves : observer les lames minces de roches au microscope, déterminer les minéraux présents dans chaque lame, reporter sur diagramme pression, température, profondeur (p99 fig2 la déformation des continents Jolivet).





Ccl : schéma de la subduction avec localisation des différents marqueurs

Combien de temps tu as prévu pour ces TP dans la progression?

J'ai effectivement oublié les marqueurs méta, idiote que je suis

Ton plan est mieux que le mien c'est indéniable...C'est la première fois que je tente le concours et je m'aperçois que j'ai encore beaucoup de progrès à faire...