Sciences de la vie et de la terre

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CLASSE DE SECONDE

 

CONNAISSANCES 
CAPACITÉS ET ATTITUDES

Thème 1 – La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant : une planète habitée

L’histoire de la Terre s’inscrit dans celle de l’Univers. Le développement de la vie sur Terre est lié à des particularités de la planète. La vie émerge de la nature inerte. Les êtres vivants possèdent une organisation et un fonctionnement propres. Leurs formes montrent une diversité immense, variable dans le temps, au gré de l’évolution.

Les conditions de la vie : une particularité de la Terre ?

La Terre est une planète rocheuse du système solaire. Les conditions physico-chimiques qui y règnent permettent l’existence d’eau liquide et d’une atmosphère compatible avec la vie.
Ces particularités sont liées à la taille de la Terre et à sa position dans le système solaire.
Ces conditions peuvent exister sur d’autres planètes qui possèderaient des caractéristiques voisines sans pour autant que la présence de vie y soit certaine.

Objectifs et mots clés. Système solaire, étoile, planète gazeuse, planète rocheuse, astéroïde, comète.
[Limites. Différenciation du globe terrestre ; origine de la planète ; origine de la vie.]

Expérimenter, modéliser, recenser, extraire et organiser des informations pour :
- comparer les différents objets du système solaire et dégager les singularités de la Terre ;
- relier les particularités de la planète Terre à sa masse et sa distance au Soleil et définir une zone d’habitabilité autour des étoiles.

 

La nature du vivant

 

 

La biodiversité, résultat et étape de l’évolution

La biodiversité est à la fois la diversité des écosystèmes, la diversité des espèces et la diversité génétique au sein des espèces.

L’état actuel de la biodiversité correspond à une étape de l’histoire du monde vivant : les espèces actuelles représentent une infime partie du total des espèces ayant existé depuis les débuts de la vie. La biodiversité se modifie au cours du temps sous l’effet de nombreux facteurs, Crise KT.

Objectifs et mots clés. On enrichit la notion de biodiversité, à l’occasion d’une sortie ou d’un travail de laboratoire.
(Collège. Détermination d’espèces vivantes, première approche de la biodiversité, biodiversités anciennes.)
[Limites. L’écosystème est seulement défini comme l’ensemble constitué par un milieu et les êtres vivants qui l’habitent.]

Manipuler, extraire et organiser des informations, si possible sur le terrain, pour :
- repérer les divers aspects de la biodiversité dans une situation donnée ;
- mettre en évidence l’influence de l’Homme sur la biodiversité.



Utiliser des outils simples de détermination d’espèces végétales ou animales (actuelles ou fossiles) pour mettre en évidence la biodiversité d’un milieu.

Prendre conscience de la responsabilité humaine face à l’environnement et au monde vivant.

Thème 2 Enjeux planétaires contemporains : énergie, sol

L’Homme a besoin de matière et d’énergie. La croissance démographique place l’humanité face à un enjeu majeur : trouver et exploiter des ressources (énergie, sol) tout en gérant le patrimoine naturel.

Le soleil : une source d’énergie essentielle

La lumière solaire permet, dans les parties chlorophylliennes des végétaux, la synthèse de matière organique à partir d'eau, de sels minéraux et de dioxyde de carbone.
Ce processus permet, à l’échelle de la planète, l’entrée de matière minérale et d’énergie dans la biosphère.

Objectifs et mots clés. Photosynthèse, productivité primaire, biomasse.
(Collège. Première approche de la nutrition des végétaux ; réseau alimentaire.)

Établir, à l’aide d’arguments expérimentaux, les grands éléments de bilan de la photosynthèse.

Recenser, extraire et organiser des informations pour prendre conscience de l’importance planétaire de la photosynthèse.

 

La présence de restes organiques dans les combustibles fossiles montre qu’ils sont issus d’une biomasse. Dans des environnements de haute productivité, une faible proportion de la matière organique échappe à l’action des décomposeurs puis se transforme en combustible fossile au cours de son enfouissement. (kérogène puis combustible fossile plus mentionné)

La répartition des gisements de combustibles fossiles montre que transformation et conservation de la matière organique se déroulent dans des circonstances géologiques bien particulières.
La connaissance de ces mécanismes permet de découvrir les gisements et de les exploiter par des méthodes adaptées. Cette exploitation a des implications économiques et environnementales.

Objectifs et mots clés. On étudie un exemple (qui peut être un pétrole, un charbon, etc.) choisi en fonction de sa proximité ou de son intérêt ; gisement, réserve, ressource, subsidence.
(Collège. Décomposeur, roche sédimentaire, paléoenvironnement.)
[Limites. L’explication de la répartition des ressources à l’échelle globale n’est pas au programme de la classe de seconde mais sera reprise ultérieurement. On signalera l’inégale répartition et on annoncera l’étude future de cet aspect.]

Repérer dans la composition et les conditions de gisement les indices d’une origine biologique d’un exemple de combustible fossile.

Manipuler, modéliser, extraire et exploiter des informations, si possible sur le terrain et/ou modéliser pour comprendre les caractéristiques d’un gisement de combustible fossile (structure, formation, découverte, exploitation).

 

L’utilisation de combustible fossile restitue rapidement à l’atmosphère du dioxyde de carbone prélevé lentement et piégé depuis longtemps. Brûler un combustible fossile, c’est en réalité utiliser une énergie solaire du passé.
L’augmentation rapide, d’origine humaine de la concentration du dioxyde de carbone dans l’atmosphère interfère avec le cycle naturel du carbone.

[Limites. Les conséquences climatiques de la variation du dioxyde de carbone atmosphérique ne seront qu’évoquées en seconde et seront étudiées ultérieurement.]

Manipuler, modéliser, extraire et exploiter des informations pour repérer dans une archive géologique simple les indices d’une variation d’origine humaine de la teneur en dioxyde de carbone atmosphérique.

Représenter un cycle du carbone simplifié mais quantifié pour comprendre en quoi l’utilisation des combustibles fossiles constitue un enjeu planétaire.

 

CLASSE DE PREMIÈRE SCIENTIFIQUE

Thème 1 - B La tectonique des plaques : l’histoire d’un modèle
CONNAISSANCES
 
CAPACITÉS ET ATTITUDES

Les grandes lignes de la tectonique des plaques ont été présentées au collège. Il s’agit, en s’appuyant sur une démarche historique, de comprendre comment ce modèle a peu à peu été construit au cours de l’histoire des sciences et de le compléter. On se limite à quelques étapes significatives de l’histoire de ce modèle.
L’exemple de la tectonique des plaques donne l’occasion de comprendre la notion de modèle scientifique et son mode d’élaboration. Il s’agit d’une construction intellectuelle hypothétique et modifiable. Au cours du temps, la communauté scientifique l’affine et le précise en le confrontant en permanence au réel. Il a une valeur prédictive et c’est souvent l’une de ces prédictions qui conduit à la recherche d’un fait nouveau qui, suivant qu’il est ou non découvert, conduit à étayer ou modifier le modèle. La solidité du modèle est peu à peu acquise par l’accumulation d’observations en accord avec lui. Les progrès techniques accompagnent le perfectionnement du modèle tout autant que les débats et controverses.
NB - À partir de l’exemple de la tectonique des plaques, les élèves seront conduits à comprendre quelques caractéristiques du mode de construction des théories scientifiques.

La naissance de l'idée

Au début du XXème siècle, les premières idées évoquant la mobilité horizontale s’appuient sur quelques constatations :
- la distribution bimodale des altitudes (continents/océans) ;
- les tracés des côtes ;
- la distribution géographique des paléoclimats et de certains fossiles.

Ces idées se heurtent au constat d’un état solide de la quasi-totalité du globe terrestre établi, à la même époque, par les études sismiques. L’idée de mobilité horizontale est rejetée par l’ensemble de la communauté scientifique.


[Limites. Il ne s’agit pas d’une étude exhaustive des précurseurs de la tectonique des plaques, mais simplement de l’occasion de montrer la difficile naissance d’une idée prometteuse.] Convergences. Mathématiques : distributions, fréquences.

Comprendre les difficultés d’acceptation des premières idées de mobilité.

Réaliser et exploiter des modélisations analogique et numérique pour établir un lien entre propagation des ondes sismiques et structure du globe.

L’interprétation actuelle des différences d’altitude moyennes entre les continents et les océans

La différence d’altitude observée entre continents et océans reflète un contraste géologique.

Les études sismiques et pétrographiques permettent de caractériser et de limiter deux grands types de croûtes terrestres : une croûte océanique essentiellement formée de basalte et de gabbro et une croûte continentale constituée entre autres de granite.

La croûte repose sur le manteau, constitué de péridotite.

Objectifs et mots clés. La découverte des deux lithosphères est l’occasion de fournir aux élèves les données fondamentales sur les principales roches rencontrées (basalte, gabbro, granite, péridotite).
(Collège et seconde. Première approche de la croûte et de la lithosphère.)


[Limites. L’étude pétrographique se limite à la présentation des principales caractéristiques des quatre roches citées. Bien que l’observation de lames minces soit recommandée, il n’est pas attendu de faire mémoriser par les élèves les critères d’identification microscopique des minéraux]

Concevoir une modélisation analogique et réaliser des mesures à l’aide de dispositifs d’expérimentation assistée par ordinateur de propagation d’ondes à travers des matériaux de nature pétrographique différente.

Observer à différentes échelles, de l’échantillon macroscopique à la lame mince, les roches des croûtes océanique et continentale et du manteau.

Comprendre comment des observations fondées sur des techniques nouvelles ont permis de dépasser les obstacles du bon sens apparent.

L’hypothèse d’une expansion océanique et sa confrontation à des constats nouveaux

Au début des années 1960, les découvertes de la topographie océanique et des variations du flux thermique permettent d’imaginer une expansion océanique par accrétion de matériau remontant à l’axe des dorsales, conséquence d’une convection profonde.

La mise en évidence de bandes d’anomalies magnétiques symétriques par rapport à l’axe des dorsales océaniques, corrélables avec les phénomènes d’inversion des pôles magnétiques (connus depuis le début du siècle), permet d’éprouver cette hypothèse et de calculer des vitesses d’expansion.

Objectifs et mots clés. Cette étude est l’occasion de fournir aux élèves les données fondamentales sur le magnétisme des roches (magnétite, point de Curie).

[Limites. Un élève doit situer cet épisode de l’histoire des sciences dans les années 1960. La mémorisation des dates précises et des auteurs n’est pas attendue.]
Convergences. Physique : magnétisme.
Pistes. Les variations du champ magnétique terrestre ; les inversions magnétiques.

Comprendre comment la convergence des observations océanographiques avec les mesures de flux thermique a permis d’avancer l’hypothèse d’une expansion océanique réactualisant l’idée d’une dérive des continents.

Comprendre comment la corrélation entre les anomalies magnétiques découvertes sur le plancher océanique et la connaissance plus ancienne de l’existence d’inversion des pôles magnétiques confirma l’hypothèse de l’expansion océanique.

Calculer des taux d’expansion.

Le concept de lithosphère et d’asthénosphère

Au voisinage des fosses océaniques, la distribution spatiale des foyers des séismes en fonction de leur profondeur s’établit selon un plan incliné.
Les différences de vitesse des ondes sismiques qui se propagent le long de ce plan, par rapport à celles qui s’en écartent, permettent de distinguer : la lithosphère de l’asthénosphère.
L’interprétation de ces données sismiques permet ainsi de montrer que la lithosphère s’enfonce dans le manteau au niveau des fosses dites de subduction.
La limite inférieure de la lithosphère correspond généralement à l’isotherme 1300° C.
Objectifs et mots clés. Distinction claire des notions de : lithosphère, asthénosphère, croûte, manteau, subduction.
(Collège : lithosphère-asthénosphère)
[Limites. On se contente de présenter la notion de subduction. Le mécanisme et les conséquences géologiques de ce phénomène seront abordés en terminale.]

Saisir et exploiter des données sur des logiciels pour mettre en évidence la répartition des foyers des séismes au voisinage des fosses océaniques.

Comprendre comment l’interprétation de la distribution particulière des foyers des séismes permet :
- de définir la lithosphère par rapport à l’asthénosphère;
- de confirmer, dans le cadre du modèle en construction, que la lithosphère océanique retourne dans le manteau.
Concevoir une modélisation analogique et réaliser des mesures à l’aide de dispositifs d’expérimentation assistée par ordinateur de propagation d’ondes à travers un même matériau mais à des températures différentes pour comprendre la différence entre lithosphère et asthénosphère.

Un premier modèle global : une lithosphère découpée en plaques rigides

À la fin des années soixante, la géométrie des failles transformantes océaniques permet de proposer un modèle en plaques rigides.
Des travaux complémentaires parachèvent l’établissement de la théorie de la tectonique des plaques en montrant que les mouvements divergents (dorsales), décrochants (failles transformantes) et convergents (zones de subduction) sont cohérents avec ce modèle géométrique.
Des alignements volcaniques, situés en domaine océanique ou continental, dont la position ne correspond pas à des frontières de plaques, sont la trace du déplacement de plaques lithosphériques au dessus d’un point chaud fixe, en première approximation, dans le manteau.
(Collège : plaques lithosphériques)
[Limites. La formalisation mathématique de la cinématique des plaques n’est pas attendue.]
Pistes. Étude géométrique de la cinématique des plaques (mathématiques) ; modélisation des types de failles.

Réaliser une manipulation analogique simple, ou utiliser un logiciel de simulation, pour comprendre que les mouvements des plaques sont des rotations de pièces rigides se déplaçant sur une sphère.

Comprendre comment désormais des faits ne s’intégrant pas a priori avec le modèle initial (volcanisme intraplaque) permettent un enrichissement du modèle (théorie des points chauds) et non son rejet.

Corréler les directions et les vitesses de déplacements des plaques tirées des données paléomagnétiques avec celles déduites de l’orientation et des âges des alignements volcaniques intraplaques.

Le renforcement du modèle par son efficacité prédictive

Le modèle prévoit que la croûte océanique est d’autant plus vieille qu’on s’éloigne de la dorsale. Les âges des sédiments en contact avec le plancher océanique (programme de forage sous-marins JOIDES) confirment cette prédiction et les vitesses prévues par le modèle de la tectonique des plaques.
Le modèle prévoit des vitesses de déplacements des plaques (d’après le paléomagnétisme et les alignements de volcans intraplaques). Avec l’utilisation des techniques de positionnement par satellites (GPS), à la fin du XXème siècle, les mouvements des plaques deviennent directement observables et leurs vitesses sont confirmées.
[Limites. L’étude des forages marins se limite à l’interprétation du premier sédiment au contact de la croûte magmatique. L’interprétation des inversions magnétiques enregistrées dans les sédiments des carottes de forage n’est pas au programme.]
Pistes. Les systèmes de positionnement satellitaire (physique, mathématiques).

Saisir et exploiter des informations sur cartes.

Concevoir, réaliser et exploiter un modèle analogique.

Réaliser des mesures sur le terrain pour comprendre le principe du GPS.

Saisir et exploiter des données sur des logiciels.

Saisir et exploiter des informations sur cartes.

Concevoir, réaliser et exploiter un modèle analogique.

Réaliser des mesures sur le terrain pour comprendre le principe du GPS.

Saisir et exploiter des données sur des logiciels.

L’évolution du modèle : le renouvellement de la lithosphère océanique

En permanence, de la lithosphère océanique est détruite dans les zones de subduction et produite dans les dorsales.
La divergence des plaques de part et d’autre de la dorsale permet la mise en place d’une lithosphère nouvelle à partir de matériaux d’origine mantélique.
Dans les zones de subduction, les matériaux de la vieille lithosphère océanique s’incorporent au manteau.
Objectifs et mots clés. Il s’agit de construire une représentation graphique synthétique du modèle global et de fournir aux élèves les données essentielles sur le fonctionnement d’une dorsale type.
(Collège : volcanisme)
[Limites. La subduction est localisée et simplement présentée comme un lieu de destruction de lithosphère océanique, les phénomènes géologiques associés seront traités en terminale. On se limite à l’étude d’une dorsale siège de la production d’une lithosphère océanique complète : les différents types de dorsales ne sont pas au programme. Le moteur de la tectonique des plaques sera explicité en classe de terminale.]

Pistes. Construire un raisonnement sur des données géochimiques (mathématiques, physique) ; frontières de plaques et risques naturels (histoire-géographie, mathématiques).

Recenser, extraire et organiser des informations sur des images satellitales et de tomographie sismique.

Réaliser des modélisations analogiques et numériques pour établir les liens entre amincissement de la lithosphère, remontée, dépressurisation et fusion partielle de l’asthénosphère sous-jacente et formation d’une nouvelle lithosphère.

 

Thème 2 - A Tectonique des plaques et géologie appliquée
CONNAISSANCES
 
CAPACITÉS ET ATTITUDES

Tectonique des plaques et géologie appliquée L’objectif est de montrer que le modèle de la tectonique des plaques présente un intérêt appliqué. Sans chercher à donner une vision naïve selon laquelle toute application géologique pratique nécessite les concepts de la tectonique des plaques, on choisira un exemple permettant de montrer que, parfois, ce modèle permet de comprendre les conditions d’existence d’une ressource exploitable. L’exemple sera choisi de façon à introduire quelques idées concernant une histoire sédimentaire compréhensible dans le cadre du modèle de la tectonique des plaques. Deux possibilités sont proposées, l’une d’approche locale, l’autre plus globale. Le professeur choisira de traiter au moins l’une de ces deux approches.

tectonique des plaques et ressource locale

CLASSE DE TERMINALE SCIENTIFIQUE

Thème 1-B - Le domaine continental et sa dynamique
CONNAISSANCES
 
CAPACITÉS ET ATTITUDES

En classe de première S, l'attention s'est portée principalement sur les domaines océaniques. On aborde ici les continents. Il s'agit de dégager les caractéristiques de la lithosphère continentale et d'en comprendre l'évolution à partir de données de terrain. La compréhension de la dynamique de la lithosphère devient ainsi plus complète.
Bilans : granite, gabbro, basalte, péridotite ; le modèle de la tectonique des plaques ; volcanisme, recyclage des matériaux de la croûte ; notions d'érosion, transport, sédimentation.

Thème 1-B-1 La caractérisation du domaine continental : lithosphère continentale, reliefs et épaisseur crustale

La croûte continentale affleure dans les régions émergées. L'examen de données géologiques permet à la fois d'expliquer cette situation et de nuancer cette vision rapide. Les mécanismes de formation des montagnes sont complexes. On se limite au cas des reliefs liés à un épaississement crustal dont les indices peuvent être retrouvés sur le terrain et/ou en laboratoire.

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.

Objectifs et mots-clés. Il s'agit de présenter trois grandes caractéristiques continentales : épaisseur crustale, densité crustale, âges variés et parfois très anciens. La radiochronologie des roches est fondée sur la décroissance radioactive naturelle de certains éléments chimiques présents dans les minéraux qui les constituent. On étudie un exemple d'indice tectonique et un indice pétrographique de raccourcissement.
[Limites. L'interrogation en SVT au baccalauréat ne portera pas sur les formalisations mathématiques et/ou physiques de la radioactivité. L'étude de radiochronologie se limite à un cas : droite isochrone Rb/Sr. Les connaissances pétrographiques se limitent au rappel de ce qui a été vu en classe de première pour le granite. L'étude de la gravimétrie se limite à l'étude d'une modélisation simple de l'isostasie. Il ne s'agit pas d'étudier dans son ensemble le mécanisme orogénique mais seulement de mettre en évidence l'association sur un exemple de phénomènes tectoniques et pétrographiques.]

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.
Consulter la rubrique Près de chez vous








Repérer, à différentes échelles, des indices simples de modifications
tectoniques ou pétrographiques du raccourcissement et de l'empilement.

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

Si les dorsales océaniques sont le lieu de la divergence des plaques et les failles transformantes une situation de coulissage, les zones de subductions sont les domaines de la convergence à l'échelle lithosphérique. Ces régions, déjà présentées en classe de première S, sont étudiées ici pour comprendre une situation privilégiée de raccourcissement et d'empilement et donc de formation de chaînes de montagnes.


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.
Objectifs et mots-clés. Subduction, collision. Les indices de subduction ou de
collision doivent pouvoir être reconnus sur divers types de documents. La succession est présentée comme un scénario type, jamais parfaitement réalisé sur le terrain. Subsidence thermique. Le rôle moteur de la traction par la lithosphère océanique plongeante complète la compréhension de la tectonique des plaques. Collège. Collision.
Première. Nature pétrographique de la lithosphère océanique.
[Limites. Les exemples relèvent du choix du professeur, aucune chaîne de montagne n'est privilégiée. Aucune connaissance d'ensemble d'une chaîne de montagne précise n'est attendue.]

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.t.

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

Les zones de subduction sont le siège d'une importante activité magmatique qui aboutit à une production de croûte continentale.

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.
Objectifs et mots-clés. Accrétion continentale ; granodiorite ; andésite. (Collège. Dynamisme éruptif. Première. Subduction.)
[Limites. Les mécanismes de la fusion se limitent à la mise en évidence du rôle de « fondant » de l'eau. Les réactions minéralogiques de déshydratation ne sont pas exigibles.]
Pistes. Métamorphisme dans la plaque subduite.

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 leur 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.

Thème 1-B-4 La disparition des reliefs

Tout relief est un système instable qui tend à disparaître aussitôt qu'il se forme. Il ne s'agit évidemment pas ici d'étudier de façon exhaustive les mécanismes de destruction des reliefs et le devenir des matériaux de démantèlement, mais simplement d'introduire l'idée d'un recyclage en replaçant, dans sa globalité, le phénomène sédimentaire dans cet ensemble.

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.
Objectifs et mots-clés. Il s'agit de montrer que les chaînes de montagnes sont des systèmes dynamiques et disparaissent. Comme les matériaux océaniques, la lithosphère continentale est recyclée en permanence. Les mécanismes sont cependant différents, ce qui explique que la croûte continentale puisse conserver les roches les plus anciennes de la Terre. (Collège. L'eau, agent principal d'érosion, transport, sédimentation ; sédiments, roches sédimentaires.)
[Limites. Aucun exemple précis n'est imposé par le programme. La diagenèse n'est pas au programme.]
Pistes. Approches quantitatives : flux sédimentaire, réajustements isostatiques, vitesse d'érosion.

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.

Thème 2 - Enjeux planétaires contemporains

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

L'énergie solaire, d'origine externe au globe terrestre, a été largement abordée dans les programmes de sciences de la vie et de la Terre des classes de seconde et de première. Un flux thermique dont l'origine est interne se dirige aussi vers la surface. L'étudier en classe terminale est à la fois prendre conscience d'une ressource énergétique possible et un moyen de comprendre le fonctionnement global de la planète.

Bilan : flux thermique, convection, conduction, énergie géothermique.

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.

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.

 

Objectifs et mots-clés. Il s'agit de montrer le lien étroit entre la compréhension du fonctionnement de la planète et l'utilisation par l'Homme d'une ressource naturelle que l'on peut considérer inépuisable. La compréhension du transfert thermique dans la Terre permet de compléter le schéma de tectonique globale en y faisant figurer la convection mantellique. (Collège, seconde, première. Il convient de réinvestir les résultats des classes antérieures pour aboutir à une compréhension très globale du fonctionnement de la planète.)
[Limites. Aucune formalisation mathématique de la circulation du flux thermique n'est attendue.]
Convergences. Physique : transferts thermiques.
Pistes. Approche mathématique du flux thermique, calcul du gradient géothermique.

Réaliser et exploiter une modélisation analogique de convection en employant éventuellement des matériaux de viscosité différente.


Exploiter les imageries de tomographies sismiques.