Sujet d'examen corrigé de Sciences de la vie et de la Terre de niveau Terminale

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Description

Avec correction. Correction devoir surveille du 10.11.2011
Devoir Surveillé (DS) en Sciences de la vie et de la Terre (2012) pour Terminale S

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• Langue: Français

Extrait

DS du 10.11.2011

I. Restitution organisée des connaissances10 points. Les mouvements des plaques tectoniques peuvent se classer en trois grands types : la divergence, la convergence et le coulissement. Exposez les conséquences de la convergence entre deux lithosphères. Introduction :Il existe 3 trois grands types de mouvements des plaques tectoniques: la divergence, la convergence et le coulissement. Le volume de la Terre étant constant, si la divergence permetl’écartement entre 2 plaques, la convergencea pour conséquence une disparition de lithosphère par subduction et une formation de reliefs par collision. Annonce du plan :I. convergence et subduction et II convergence et collision I. Convergence et subduction Les conséquences sont : •Relief négatif : fosse •‘’ positif: un arc volcanique : arc insulaire ou une chaine de montagnes. •Prisme d’accrétion au niveau dela fosse •Signature sismique avec plan de Bénioff •Signature thermique: les anomalies •Le magmatisme: roches volcaniques en surface (andésite et rhyolite)et plutoniques avec les chambres magmatiques (granodiorite) issue de l’hydratation de la péridotite du M.supérieur. •Un métamorphisme particulier de HT et HP avec minéraux anhydres: glaucophane (S.bleu) et jadéite et grenat (éclogite). Schéma légendé d’une zone de subduction entre2 plaques I. Convergence et collision Les signes de surface. On retrouve dans les Alpes différents signes de déformations qui résultent de la convergence. En plus du relief important, ces déformations correspondent à des plis (roches tendres), des failles inverses (roches plus dures), des nappes de charriage et des chevauchements Schéma Dans les Alpes, on rencontre des formations rocheuses à l’aspect de peau de serpent qu’on nomme ophiolites. Elles correspondent à un plancher océanique qui se retrouve en altitude. Elles sont constituées par la succession de 3 types de roches : -des basaltes: à l’aspect de coussins. Roche volcanique, refroidissement rapide, constituée de petits cristaux. -des gabbros: en filon, roche grenue refroidissement plus lent constituée de feldspaths plagioclases et de pyroxènes -des péridotites : altérées qui prennent le nom de serpentinites.

Les témoins de profondeurs. En profondeur,les lithosphères continentales qui s’affrontent vontcompenser le raccourcissement par une augmentation de leur épaisseur qui aura pour conséquence la formation d’une racine crustale ou le Moho passera de 30 km à 50 km et plus. Schéma Conclusion : Dans la subduction comme dans la collision, la convergence modifie le relief en surface : -chaine volcanique, fosse pour la subduction -et reliefs, plis, failles, nappes de charriageet ophiolites pour la collision. Dans la subduction comme dans la collision, la convergence a des conséquences en profondeur : -séismes, métamorphisme et magmatisme pour la subduction -et séismes etracine crustale pour la collision La subduction permet le rapprochement de 2 lithosphères qui s’affronteront lorsde la collision. II. Ex 1 : Les crises biologiques et temps géologiques.(4 points). Au Paléozoïque :Dominance des Brachiopodes avec plus de 150 genres différents.  LesBivalves sont alors moins abondants avec 75 genres environ. A la limite paléo-Méso: Diminution nettedes Brachiopodes, il n’y a plus que 50 genres. Diminution plus faibledes lamellibranches, de 90 à 60 genres Au Mésozoïque et Cénozoïque :Augmentation très nettedes Bivalves de 75 à 400 genres au Cénozoïq. Comme on constate d’autre part, que ces 2 groupes vivaient dans le même milieu littoral et que les Brachiopodes vivaient fixés. Nous pouvons en déduire : -Que les conditions du milieu ont du changer, ce qui a bouleversé l’équilibre, les 2groupes sont entrés en compétition (alimentaire), les Brachiopodes moins bien adaptésont perdu bcp de genres, libérant des niches écologiques, que les Bivalves ont pu occuper et ils en ont profité pour se développer (même si eux aussi ont eu quelques pertes au moment des boulversements). Conclusion : Puisque nous constatons une forte disparition de plusieurs genres de Brachiopodes (100), donc de beaucoup plus d’espèces; et une multiplication, ainsi qu’une diversification des Bivalves (puisqu’il y a plus de 325 genres de plus). On peut dire qu’il y a eu une crise biologique entre la fin du Paléozoïque et le début du Mésozoïque ( c’est d’ailleurs la plus grosse crise que le monde vivant a connu).

II.Ex 2 :La convergence lithosphérique et ses effets.(6 points). Q a.2,5 pt

Document 1 :Pluson s’éloigne de la dorsale, plus le manteaucomposant la lithosphère océanique est épais. La croute restant de même épaisseur .0,5 pt

La densité du manteau lithosphérique est égale à 3,3(0,25 pt).La densité de la lithosphère océanique augmente donc au fur et à mesure qu’elle s’éloigne de la dorsale.,

La densité de l’asthénosphère est de 3,25(0,25 pt).elle est inférieure à celle du manteau lithosphérique.

Plus on s’éloigne de la dorsale, plus la lithosphère est âgée et plus sa densitéaugmente (car le manteau supérieur est plus épais)jusqu’àdevenirsupérieure à celle de l'asthénosphère : cela est à l’origine de son enfoncement.L’augmentation de la densitégrâce au manteaupermet donc à la lithosphère océanique d’entrer en subduction.1,5 pt

Q b.3,5 pt

Ledocument 2présente les domaines de stabilité de quelques associations de minéraux de la croûte océanique.

Ledocument 3montre les caractéristiques de trois métagabbros de la lithosphère océanique.

►Le métagabbro 1 est composé de plagioclase, de reliques de pyroxène, de chlorite et d’actinote. Il se trouve dans le domaine de stabilité caractérisé par une température d’environ 400 à 500°C et une pression 0,5GPa (c’est le domaine des schistes verts).0,5 pt

►Le métagabbro 2 est composé de plagioclase, de reliques de pyroxène et de glaucophane. Son domaine de stabilité est caractérisé par une température de 300°C en moyenne et une pression comprise entre 0,5 et 1 GPa (schiste bleu). Ce métagabbro se forme donc plus profondément et à une température plus basse.0,5 pt

►Le métagabbro 3 est composé de grenat, jadéite, glaucophane et quartz. Son domaine de stabilité est caractérisé par une température de 400°C en moyenne et une pression supérieure à 1 GPa (éclogite). Ce métagabbro se forme donc plus profondément encore et à une température plus élevée que le métagabbro 2.0,5

Lorsque les conditions de pression et de température s’exerçant sur une roche changent, les minéraux composant celleci deviennent instables : ils réagissent entre eux et se transforment en d’autres minéraux. C’est le métamorphisme. .0,5 pt

Ces trois roches dérivent toutes du gabbro composant la croute, partie supérieure de la lithosphère océanique.  Plus elle s’éloigne de la dorsale, plus sa température diminue : cela est à l’origine du premier métagabbro.  La pression qui augmente signifiequ’elleentre en subduction. Cela est à l’origine du deuxièmeméta gabbro.  Enfin, lorsque la lithosphère est très profonde, sa température augmente à nouveau. Cette pression importante et l’augmentation de la température provoquent la transformation du méta gabbro 2 en métagabbro 3. .0,75 pt

Le gabbro se transforme donc en métagabbro 1 (schiste vert) qui se transforme en métagabbro 2 (schiste bleu) qui se transforme en métagabbro 3 (éclogite)

Or, la densité du métagabbro 1 est de 2,9, celle du métagabbro 2 est de 3,1 et celle du métagabbro 3 est de 3,5. L’augmentation de la densité des roches contribue à augmenter la densitéde la croute donc la densité totale de la lithosphère et donc à accentuer l’enfoncement.0,75 pt Synthèse :

Plus la lithosphère est âgée,plus le manteau supérieur est épaiset plus sa densité augmente(Q.a)jusqu’à dépasser celle de l’asthénosphère : cela initie la subduction. Cette subduction est entretenue par une augmentation de la densité des rochescomposant la croute(Q.b) suiteà leurs transformations métamorphiques, dues aux modifications des conditions de pression et de température.