La tectonique des plaques: histoire d’un modèle ?· Comment le modèle actuel de la tectonique des…

La tectonique des plaques:

histoire dun modle

Progression pdagogique en 1e S

David Bard - APBG

Temps approximatif: 10 semaines

Rappel des acquis de 4e et motivation

Rfrence lhistoire de lart

Comment le

modle actuel

de la

tectonique des

plaques a-t-il

t construit et

sest-il impos

au cours du

XXe sicle ?

Tableau dHokusai montrant le tsunami

Chapitre 1 : Les premiers indices du mouvement des continents : une

rvolution gologique controverse au dbut du 20e sicle et ses

interprtations actuels

3 sem.

Petit retour en arrire.le fixisme

1620 : Francis Bacon remarque des similitudes entre la forme des continents

1668 : Francis Placet pense que lAtlantique sest form par effondrement, aprs le dluge, de la partie centrale dun bloc continental

Thorie reprise plus tard sous le

terme de ponts continentaux

(Mythe de lAtlantide)

La pomme fltrie !

Terre homogne qui refroidie en entrainant sa contraction et en engendrant des soulvements et des affaissements alatoires comme une vieille pomme qui se ratatine.

I- La naissance dune ide : les premires

constatations dune mobilit horizontale des continents

A- Les faits dune drive des continents (1912)

Comment concevoir que les continents puissent tre en mouvement les uns par rapport aux autres ?

Act 1 : Recenser, extraire et organiser des

informations de texte historique dAlfred Wegener

Support : carte de lAmrique du sud et Afrique accoles avec les indices. Courbe bimodale des altitudes

Schma explicatif de linterprtation

de la courbe bimodale des altitudes

Wegener : mtorologue allemand qui compile les travaux de plusieurs scientifiques travaillant dans des domaines diffrents

(palontologie, gologie, gographie, palo-climatologie)

Attention !

SIAL et SIMA diffrents de crote continentale et croute ocanique.

SIAL moins dense que le SIMA

Le SIAL repose dans le SIMA

B- Les obstacles lhypothse dune drive des continents en 1912 Act 2 : Raliser et exploiter des modlisations analogiques pour tablir un lien entre propagation des ondes sismiques et structure du globe Support : zone dombre + logiciel ondes P + doc zone dombre

Rappel des lois de Descartes

2900 km de solide sous nos pieds ! Limite de Gutenberg Aucun mcanisme lpoque ne peut alors expliquer des mouvements dans du solide La sismologie rejette les ides de Wegener 1920 (Jeffreys)

II- Linterprtation actuelle du contraste SIAL-SIMA propos par Wegener A- Les apports des donnes sismiques Comment ltude de la propagation des ondes sismique permet de distinguer deux types de crote terrestre ? Act 3 : dtermination de la profondeur du Moho Support : Fiche activit Moho- thorme de Pythagore

B- Les apports de lobservation des roches Comment les diffrentes compositions rocheuses des continents et des ocans conditionnent leur diffrence daltitude ? Act 4 : Raliser un protocole afin de calculer la densit de deux roches Support : prouvette, eau, basalte et granite, bcher Act 5 : Observer diffrentes chelles, de lchantillon macroscopique la lame mince, les roches des crotes ocanique et continentale et du manteau Support : Microscope polarisant, planche de dtermination des minraux, chantillon et lames minces de granite, gabbro, basalte et pridotite

Production dlves: tableau de comparaison et dessin scientifique

La limite entre la cote et le manteau est appele le Moho. Au contraste SIAL/SIMA de Wegener sest substitu le contraste de deux types de crotes qui recouvrent le manteau encore plus dense.

CC (G)

CO (B + Ga)

Manteau (P)

SIAL

SIMA

La seconde guerre

mondiale et la guerre

froide

Des avances technologiques durant.

La tectonique des plaques est ne

dans les ocans ! Bathymtrie et

lobservation des fonds marins

Montrer la carte des reliefs des fonds

marins

Chapitre 2 : Ltablissement du concept de plaques lithosphriques

(1945-1968)

Comment la cartographie des fonds marins montre t-elle un dcoupage de

la lithosphre en plaques et leur mobilit les unes pas rapport aux

autres ?

I- Lhypothse dune expansion ocanique : la mise en vidence des mouvements de divergence Comment ltude des fonds ocaniques permet de montrer la divergence au niveau des dorsales ocaniques ? A- Les donnes topographique et thermique des fonds marins montrant une expansion ocanique Act 1 : Recenser des informations et utiliser Sismolog afin de mettre en vidence des dplacements de chaleur dans le manteau. Modliser des courants de convection Support : Sismolog, carte des flux gothermiques, carte des fonds marins, modlisation de la convection (huile)

Production lve

Modlisation des mouvements de

convection

B- Les donnes magntiques montrant une expansion ocanique Act 2 : Calculer des taux dexpansion ocanique en utilisant les enregistrements des anomalies magntiques Support : Aimant et limaille de fer, basalte et aiguille mont. Document point de Curie. Rpartition des inversions magntiques de part et d'autre de la dorsal ocanique Ide du double tapis roulant confirme en 1962

II- Le concept de lithosphre et dasthnosphre : mise en vidence des mouvements de convergence Comment ltude des mouvements de convergence permet dtablir le concept de plaque lithosphrique ? A- La rpartition des foyers sismiques au niveau des fosses ocaniques Act 3 : Tche complexe-Utiliser un logiciel afin de mettre en vidence la rpartition des foyers sismiques dans une zone de subduction Support : logiciel Sismolog et sa fiche technique

Tche complexe : En utilisant vos connaissances et le logiciel

Sismolog, montrer que de la lithosphre rigide et cassante (100 Km dpaisseur) se situe dans le manteau asthnosphrique au niveau des fosses ocaniques.

Production attendue : schma numrique du

mcanisme et un texte explicatif.

Exemples de productions dlves

Evaluation de lutilisation de Sismolog et

de la prsentation numrique

Critres d valuation Capacits

Choix de la zone tudie (zone de subduction) Utiliser des techniques

Affichage des sismes

Coupe de la zone tudie (perpendiculaire la fosse et passant par les 3 types de sismes) + affichage chelle 1:1

Mise en page: position de limage, traits de lgende, soin Utiliser un mode de reprsentation Vocabulaire scientifique : Lithosphre, asthnosphre,

cassante, ductile, foyers sismiques

Limite Lithosphre/asthnosphre trace

Titre adapt et mis en vidence

Commentaire argument (relation profondeur des foyers et distance la fosse + interprtation)

Appliquer une dmarche explicative

1967: On arrive ltablissement du concept de plaques lithosphriques rigides dune paisseur de 100 km qui reposent sur lasthnosphre ductile. La sparation quivaux lisotherme 1300C

B- La diffrence entre la lithosphre et lasthnosphre Comment peut-on expliquer cette diffrence de comportement entre lithosphre et asthnosphre ? Act 4 : Raliser un protocole afin de mesurer la vitesse de propagation des ondes sismiques afin de montre linfluence de la T et/ou de la nature de la roche Support : logiciel audacity, capteurs pizomtriques, fichier Excel

III- Un premier modle global : une lithosphre dcoupe en plaques rigides A- Les limites de plaques : diffrents types de failles Quels sont les mouvements aux limites de plaques ? Act 5 : Recenser, extraire et organiser des informations afin de comprendre que les mouvements des plaques sont des rotations de pices rigides se dplaant sur une sphre Support : Carte des fonds marin, globe et modle alu plaque ou plastifie avec attache parisienne.

Explication failles normales, inverses, transformantes

Modlisation de la rotation dune plaque sur un globe autour de son axe eulrien

B- Les alignements dles volcaniques Comment peut-on avoir des volcans au milieu des plaques alors que selon le modle, ceux-ci ne devraient se situer qu leurs limites ? Act 6 : Calculer et comparer la vitesse de dplacement des plaques partir de lalignement des points chauds et comparer avec celles dtermines laide des anomalies magntiques. Support : Alignement Hawa Une contradiction ne dtruit pas le modle mais lenrichit

Modle actuel

Chapitre 3 : La tectonique des plaques : mouvements et renouvellement de la lithosphre

ocanique 2 sem

Comment les mesures actuelles permettent-elles de confirmer les prdictions du modle tabli ? Comment la lithosphre ocanique est-elle en permanence renouvele ?

I- Des ges et des dplacements mesurs Comment mesurer le dplacement des plaques ? A- Les apports de ltude de lge des sdiments marins Act 1 : Saisir et exploiter des informations sur cartes (raliser des calculs de vitesses selon diffrentes poques, diffrentes latitudes et selon les ocans, modliser) Support : Document montrant les forages sous-marin JOIDES effectus, carte de lge des fonds marins.

Expliquer comment on obtient lge des basaltes (1er sdiment en contact avec la crote)

Calculer dans diffrents ocans, sur diffrentes latitudes et selon diffrentes poques

Calculer la vitesse dexpansion ocanique pour : Atlantique nord : 5.1 cm.an-1 Pacifique : 9.4 cm.an-1 Atlantique central : 3.8 cm.an-1 Atlantique sud : 5 cm.an-1 Crtac