Terminale S (programme 2012)

Thème 1-B – Le domaine continental et sa dynamique

Thème 1 – La Terre dans l’Univers, la vie, l’évolution du vivant

Connaissances
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.
L’épaisseur de la croûte résulte d’un épaississement lié à un raccourcissement et un empilement. On en trouve des indices tectoniques (plis, failles, nappes) et des indices pétrographiques (métamorphisme, traces de fusion partielle).
Les résultats conjugués des études tectoniques et minéralogiques permettent de reconstituer un scénario de l’histoire de la chaîne.

Capacités, attitudes
Réaliser et exploiter une modélisation analogique ou numérique pour comprendre la notion d’isostasie. Utiliser des données sismiques et leur traitement avec des logiciels pour évaluer la profondeur du Moho. Déterminer un âge en utilisant la méthode de la droite isochrone. Recenser, extraire et organiser des données de terrain entre autres lors d’une sortie.

Types d’objets géologiques recherchés
Identification des roches de la croute continentale et océanique. Recenser, extraire et organiser des données de terrain entre autres lors d’une sortie. Essai de Reconstitution de l’histoire de la chaîne hercynnienne.

Ressources locales
Thalhorn : granites – gabbros – péridotites ;  Volcanisme andésitique : Trachy-andésite de Bourbach
Col des Bagenelles, Chemin du Haycot (St Marie-aux-mines)

 

Thème 1-B-2 La convergence lithosphérique : contexte de la formation des chaînes de montagnes

Connaissances
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.

Capacités, attitudes
Recenser, extraire et organiser des données de terrain entre autres lors d’une sortie. Repérer à différentes échelles, de l’échantillon macroscopique de roche à la lame mince, des minéraux témoignant de transformations liées à la subduction. Raisonner à l’aide de calculs simples sur le lien entre âge de la lithosphère/densité/subduction.

Types d’objets géologiques recherchés
Roches de la lithosphère océanique – ophiolite
Minéraux témoignant de transformations liées à la subduction.

Ressources locales
Gabbros – péridotite : ophiolite (dorsale lente) du Thalhorn ;
Volcanisme andésitique de Bourbach

 

Thème 1-B-3 Le magmatisme en zone de subduction : une production de nouveaux matériaux continentaux

Connaissances
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.

Capacités, attitudes
Observer à différentes échelles, de l’échantillon macroscopique à la lame mince, les roches mises en place dans un cadre de subduction et comprendre les différences de structures et leurs particularités minéralogiques (abondance en minéraux hydroxylés). Réaliser et exploiter les résultats de modélisations numériques de fusion partielle des roches. Comparer les compositions minéralogiques d’un basalte et d’une andésite.

Types d’objets géologiques recherchés
Roches mises en place dans un cadre de subduction

Ressources locales
Roches volcaniques : andésites
Roches plutoniques : granite

 

Thème 1-B-4 La disparition des reliefs

Connaissances
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.

Capacités, attitudes
Recenser, extraire et organiser des données de terrain entre autres lors d’une sortie. Exploiter des données cartographiques. Utiliser des images ou des données satellites pour qualifier et éventuellement quantifier l’érosion d’un massif actuel (ordre de grandeur). Établir un schéma bilan du cycle des matériaux de la croûte continentale.

Types d’objets géologiques recherchés
Site illustrant les phénomènes érosion-transport-dépôt
Roches témoin d’une remontée de la croûte profonde

Ressources locales
Phénomènes érosion-transport-dépôt : PAF 2010 (Andlau ; St-Odile)
Comparaison entre les roches des reliefs des Vosges du Nord (grès) et du Sud (granitoïdes)
Voir le rôle des glaciers au quaternaire dans la vallée de la Thur
Roches du socle de St-Marie-aux-Mines

 

Thème 2 – Enjeux planétaires contemporains

Thème 2-A – Géothermie et propriétés thermiques de la Terre

Connaissances
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.

Capacités, attitudes
Exploiter des données extraites des atlas régionaux des ressources géothermales en France, concernant la température des fluides extraits dans ces zones. Exploiter les données recueillies lors d’une sortie locale dans une exploitation géothermique. Exploiter l’imagerie satellitale et les cartes de répartition mondiale du flux thermique pour replacer les exploitations actuelles dans le cadre structural : magmatisme de rifting, de subduction ou de points chauds. Réaliser des mesures de conduction et de convection à l’aide d’un dispositif ExAO et les traiter avec un tableur informatique.

Types d’objets géologiques recherchés
Exploitation géothermique

Ressources locales
Soultz-sous-forêt
Soultz les bains (source chaude)