\thumb

\begin{qcm}{Vérification des connaissances}{5} % titre , temps
Choisissez la ou les réponses exactes pour chaque série de propositions

\begin{questions}
\item La lithosphère océanique :

\choix se met en place dans des zones de divergence;\\[8pt]
\choix se met en place dans des zones de convergence;\\[8pt]
\choix disparaît au niveau des fosses océaniques;\\[8pt]
\choix est composée uniquement de croûte océanique.

\item Le volcanisme dit intraplaque :\resetchoix

\choix est associé aux zones de subduction;\\[8pt]
\choix est associé aux dorsales;\\[8pt]
\choix permet de confirmer le déplacement des plaques lithosphériques;\\[8pt]
\choix est indépendant du mouvement des plaques lithosphériques.

\item Les bandes d'anomalies magnétiques :\resetchoix

\choix sont perpendiculaires à l'axe de la dorsale;\\[8pt]
\choix sont parallèles à l'axe de la dosale;\\[8pt]
\choix sont dues à la présence d'un paléomagnétisme;\\[8pt]
\begin{tabularx}{\linewidth}{@{}l@{\xspace}X@{}}
\choix & sont positives lorsque le champ paléomagnétique se soustrait au champ magnétique actuel.
\end{tabularx}

\item Le magma qui est produit dans les zones de subduction :\resetchoix

\begin{tabularx}{\linewidth}{@{}l@{\xspace}X@{}}
\choix & provient de la fusion partielle des roches de la lithosphère plongeante;\\[8pt]
\choix & provient de la fusion partielles des roches de la croûte chevauchante;\\[8pt]
\choix & s'explique par une hydratation, dont l'eau est issue de la déshydratation de la plaque plongeante;\\[8pt]
\choix & s'explique par une hydratation, dont l'eau est issue de la déshydratation de la plaque chevauchante.
\end{tabularx}

\item Le refroidissement lent en profondeur d'un magma dans une zone de subduction est à l'origine  :\resetchoix

\choix d'une roche magmatique volcanique de type andésite;\\[8pt]
\choix d'une roche magmatique plutonique de type andésite;\\[8pt]
\choix d'une roche magmatique à texture grenue comme le granite;\\[8pt]
\choix d'une roche magmatique à texture microlithique comme le granite.
\end{questions}
\end{qcm}

\begin{corrige}
\begin{questions}
\item Réponses \choix[a] et \choix[c].
\item Réponses \choix[c] et \choix[d].
\item Réponses \choix[b] et \choix[c].
\item Réponse \choix[c].
\item Réponse \choix[c].
\end{questions}
\end{corrige}

%%% 2

\begin{exo}{Vérification des connaissances}{\null}{1}{5} \label{ch7exo2}
En utilisant les listes de termes ci-dessous, exprimez une idée importante du cours.
\begin{questions}
\item fossilisation - refroidissement - champ magnétique terrestre - minéraux ferromagnétiques - basalte - température de Curie.
\item flux géothermique - asthénosphère - dorsale - température élevée - remontée.
\end{questions}
\end{exo}

\begin{corrige}
\begin{questions}
\item Lors du refroidissement d'un basalte, en dessous d'une température dite température
de Curie, il se produit une conservation, une fossilisation du sens du
champ magnétique terrestre par les minéraux ferromagnétiques.
\item Le flux géothermique observé au niveau d'une dorsale active correspond à une
remontée rapide de matériel à température élevée provenant de l'asthénosphère.
\end{questions}
\end{corrige}

%%% 3

\begin{exo}{Vérification de connaissances}{\null}{1}{5}
\label{ch7exo3}
Repérez les affirmations inexactes et corrigez-les.
\begin{questions}
\item Les sédiments océaniques au contact du basalte sont d'autant plus récents qu'ils sont proches de la dorsale.
\item Dans un océan en expansion, la couverture de roches sédimentaires est plus épaisse près de la dorsale que sur la marge océanique.
\item Le système GPS est constitué de balises émettant des signaux vers des satellites qui les renseignent sur leur position.
\item Le gabbro est une roche sédimentaire d'origine océanique.
\item Le manteau terrestre est formé de magma.
\item Les plaques lithosphériques se déplacent à des vitesses de l'ordre de quelques mètres par an.
\item Le basalte est issu de laves ayant séché à basse température.
\end{questions}
\end{exo}

\begin{corrige}
\begin{questions}
\item \textit{Vrai}.
\item \textit{Faux}, pour deux raisons : tout d'abord parce que les cours d'eau venant des
continents déversent plus de sédiments près de côtes qu'au large et d'autre
part (et c'est plutôt ce qui importe dans le contexte géologique que vous étudiez)
parce que, dans un océan en expansion, le temps de dépôt a été d'autant
plus long que l'on s'éloigne de la dorsale.

\item \textit{Faux}, les balises captent les signaux émis par les satellites et calculent leur
position par rapport à ces satellites.

\item \textit{Faux}, le gabbro est d'origine océanique mais il s'agit d'une roche magmatique.

\item \textit{Faux}, le manteau est constitué de péridotite solide ; la formation de magma
est exceptionnelle, très superficielle et localisée.

\item \textit{Faux}, l'ordre de grandeur est plutôt le cm, voire la dizaine de cm.

\item \textit{Faux}, si le basalte est bien issu d'une lave, celle-ci est un matériau fondu
donc fluide, mais en aucun cas mouillé. Elle ne peut donc pas « sécher » mais
elle refroidit.
\end{questions}
\end{corrige}

%%% 4

\begin{exo}{Vérification des connaissances}{\null}{1}{5} 
Replacez dans l'ordre chronologique les étapes suivantes de formation de la croûte océanique.
\begin{questions}
\item Fusion partielle du manteau asthénosphérique.
\item Formation d'une chambre magmatique.
\item Remontée rapide et décompression de manteau chaud.
\item Cristallisation des gabbros de la croûte.
\item Remontée de magma vers la surface et formation des basaltes.
\end{questions}
\end{exo}

\begin{corrige}
L'ordre chronologique des étapes est: 3, 1, 2, 4 et 5.
\end{corrige}


\newpage

%%% 5

\begin{exo}{Magmatisme – étapes}{Lycée Dupuy de Lôme, Lorient}{1}{10} 
\label{ch7exo14}
\Par

\enlargethispage*{4em}
\begin{minipage}{70mm}
\begin{figure}
\includegraphics[width=65mm]{202_7_exo14-1}
\figcaption{Magmatisme au niveau d'une zone de subduction.}\label{ch8-exo14-1}
\end{figure}
\end{minipage}
\begin{minipage}{\dimexpr\linewidth-70mm}
\begin{questions}
\item Le schéma ci-contre (figure \ref{ch8-exo14-1}) résume les principaux évènements survenant lors d'une convergence océan/continent. Mettez les légendes rendant compte des phénomènes essentiels repérés par les flèches.

\item Les roches A et B, dont les observations microscopiques sont figurées ci-après (figure \ref{ch8-exo14-2} ), se mettent en place dans de
telles zones.

Identifiez ces deux roches et placez-les sur le schéma précédent en justifiant votre réponse.
\end{questions}
\end{minipage}

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics[height=4cm]{202_7_exo14-2}
\figcaption{Deux lames minces de roches rencontrées dans une zone de subduction océan/continent.}\label{ch8-exo14-2}
\end{center}
\end{figure}
\end{exo}

\begin{corrige}
\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics[width=\linewidth]{216_7_exo14-3}
\figcaption{Principaux évènements survenant lors d'une convergence océan/continent.}
\end{center}
\end{figure}

\Par\enlargethispage*{3em}

L'observation microscopique de la roche A permet d'identifier des phénocristaux
de plagioclase, d'amphibole et de pyroxène ainsi que des microlites noyés dans
une pâte amorphe : il s'agit d'une roche à texture microlitique (c'est donc une
roche volcanique) dont la composition minéralogique évoque celle de l'andésite.

Sur le schéma précédent, on doit placer cette roche là où se situe le volcan.
L'observation microscopique de la roche B permet d'identifier la présence exclusive
de phénocristaux : plagioclase, amphibole, pyroxène, et quartz. Il s'agit d'une
roche à texture grenue (c'est donc une roche plutonique) dont la composition
minéralogique évoque celle d'une granodiorite. Sur le schéma précédent, on doit
placer cette roche au sein de la croûte, là où le magma refroidit en profondeur pour
former un pluton.
\end{corrige}

%%% 6

\begin{exo}{Subduction et collision}{Lycée \'Evariste Galois, Sartrouville}{1}{10} 
Dans l'Himalaya, on trouve les deux types de roches dont les lames minces sont
schématisées dans le document proposé.

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{203_7_exo16}
\figcaption{Schéma de deux lames minces de roches.}
\end{center}
\end{figure}

Indiquez quelle(s) information(s) apportent ces roches sur un moment de l'histoire de
la formation de la chaîne himalayenne.
\end{exo}

\begin{corrige}
L'observation microscopique de la première roche permet d'identifier la présence
exclusive de phénocristaux : feldspaths de type plagioclase et de type orthose, biotite
et quartz. Il s'agit d'une roche à texture grenue (c'est donc une roche plutonique)
dont la composition minéralogique (en particulier la présence de quartz) évoque celle
d'une granodiorite.

L'observation microscopique de la deuxième roche permet d'identifier des phénocristaux
de feldspaths de type plagioclase et de type orthose, des phénocristaux de biotite
ainsi qu'une abondante pâte amorphe : il s'agit d'une roche à texture microlitique
(c'est donc une roche volcanique) dont la composition minéralogique (en particulier
la présence de quartz) évoque celle d'une rhyolite.

On sait que de telles roches sont habituellement produites dans des zones de subduction.
La présence actuelle de rhyolites et de granodiorites au niveau de l'Himalaya
nous indique que l'histoire de la formation de la chaîne himalayenne a comporté une
phase de subduction d'une plaque sous une autre plaque, précédant la collision.
\end{corrige}

%%% 7

\begin{exo}{Solidus et géotherme}{Lycée Saint-Martin, Rennes}{1}{10} 
Les diagrammes pression/température ci-après représentent les courbes de fusion
d'une péridotite (de composition voisine des roches du manteau terrestre). En A, on
a figuré les courbes de fusion à sec, et en B, les courbes avec 5,7\% d'eau. La courbe
du gradient géothermique représente les conditions de pression et de température que
l'on rencontre en s'enfonçant dans la Terre.

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics[width=\linewidth]{203_7_exo17}
\figcaption{Représentations du géotherme et du solidus sur un diagramme pression/température.}
\end{center}
\end{figure}

\begin{questions}
\item À quelle température la péridotite sèche commence-t-elle à fondre à une pression
de 20 kbars ? Même question pour la péridotite avec 5,7\% d'eau.

\item Expliquez en quoi ces courbes traduisent l'existence d'un important volcanisme
dans les zones de subduction.
\end{questions}
\end{exo}

\begin{corrige}
\begin{questions}
\item Pour trouver à quelle température la péridotite sèche commence à fondre à une
pression de 20 kbars, on trace sur le graphique un trait horizontal à 20 kbars et on
lit à quelle température ce trait horizontal « croise » le solidus de la péridotite
sèche. On détermine ainsi qu'à cette pression, la fusion partielle de la péridotite
sèche est réalisable à partir de \numprint{1300}°C.

En effectuant le même travail sur le second graphique pour une péridotite hydratée
contenant 5,7\% d'eau, on détermine que pour une pression de 20 kbars, la fusion
partielle de la péridotite hydratée est réalisable à partir de \numprint{1000}°C.

Cette lecture graphique permet de saisir que l'hydratation d'une roche a pour
conséquence de décaler son solidus vers les basses températures.

\item On peut expliquer, d'après les graphiques, l'important volcanisme qui caractérise
les zones de subduction : on observe que le géotherme d'une zone de subduction
ne croise pas le solidus d'une péridotite sèche, tandis que le géotherme d'une zone
de subduction recoupe le solidus d'une péridotite hydratée. La fusion partielle des
péridotites du manteau est donc possible dans les zones de subduction à condition
que les péridotites aient subi une hydratation préalable. Le magma produit alimente
l'important volcanisme observable en surface.
\end{questions}
\newpage
\end{corrige}

%%% 8

\begin{exo}{Déformations et épaississement}{Lycée Richelieu, Rueil-Malmaison}{1}{10} \label{ch7exo18}
Montrez en quoi les données de terrain visibles dans le panorama ci-dessous (figure \ref{ch8exo18-1}), photographié dans le Parc de la Vanoise (lac de La Plagne), s'accordent avec l'idée de raccourcissement et d'épaississement de la croûte continentale dans les chaînes de montagnes.

\Par

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{204_7_exo18-2}
\figcaption{Échelle (partielle) des temps géologiques (Ma : millions d'années).}
\end{center}
\end{figure}

\Par

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{204_7_exo18-1}
\figcaption{Affleurements visibles sur le panorama de la vallée du Ponturin photographié
sur le sentier du col du Plan Séry (d'après des données de Jacques Debelmas : guide géologique du Parc national de la Vanoise, Éditions du BRGM, 1994).}\label{ch8exo18-1}
\end{center}
\end{figure}
\end{exo}

\begin{corrige}
Dans le panorama de la vallée du Ponturin, on identifie une superposition anormale
de terrains. Les calcaires du Trias, formant le Mont Blanc de Peisey, reposent sur un
socle sur lequel figurent des marbres du Jurassique supérieur. Comme l'échelle des
temps géologiques indique que le Trias est antérieur au Jurassique, on peut imaginer
que les terrains datant du Trias ont été charriés postérieurement à leur formation.
Le Mont Blanc de Peisey représenterait une nappe de charriage. On est bien en présence d'un marqueur tectonique montrant que la croûte continentale est le siège
d'un raccourcissement et d'un épaississement.
\end{corrige}


%%% 9

\begin{exo}{Analyse de documents et QCM}{Lycée La Bruyère, Versailles}{1}{20} 
À partir des informations que l'on peut extraire des documents proposés et en vous appuyant sur vos connaissances, choisissez la ou les réponses exactes.
\begin{questions}
\item Sédiments - Déplacement d'une plaque océanique.

Les radiolaires sont des algues microscopiques siliceuses dont certaines espèces se
développent dans des conditions de température et d'ensoleillement très strictes.
Le squelette siliceux des radiolaires se dépose sur le fond des océans après leur
mort.

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{205_7_exo5-1}
\figcaption{Document à étudier.}
\end{center}
\end{figure}

\Par

D'après les informations apportées par le document, on peut conclure que la plaque sur laquelle ont été réalisés les forages s'est déplacée :\resetchoix\enlargethispage*{\baselineskip}

\choix Du sud/ouest vers le nord/ouest;

\choix Du sud vers l'ouest;

\choix Du nord/ouest vers le sud/est;

\choix Du sud/est vers le nord/ouest.



\item Les volcans de points chauds de l'archipel d'Hawaï.

A partir des informations apportées par le document ci-dessous, on cherche à
déterminer le sens et la vitesse de déplacement de la plaque Pacifique sur l'axe
Nord/Sud. On rappelle qu'un point chaud est un « panache » de manteau très
chaud, produisant du volcanisme en surface et considéré comme un repère fixe,
indépendant du mouvement des plaques lithosphériques.

\Par

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{206_7_exo5-2}
\figcaption{Archipel d'Hawaï.}
\label{archipel-hawai}
\end{center}
\end{figure}

\Par

D'après les données du document, on peut dire que sur les 5 derniers millions d'années, la plaque Pacifique s'est déplacée :\resetchoix

\choix vers le nord à une vitesse d'environ 5 cm/an;

\choix vers le sud à une vitesse proche de 2 cm/an

\choix vers le nord à une vitesse inférieur à 2 cm/an;

\choix vers le sud à une vitesse inférieure à 2 cm/an.

\item Les états de la péridotite.

Le diagramme page ci-contre montre que :\resetchoix

\begin{tabularx}{\linewidth}{@{}l@{\xspace}X@{}}
\choix & le manteau terrestre est solide;\\
\choix & du magma peut se former dans le manteau pour des températures supérieures à \numprint{1000}°C;\\
\choix & à certaines températures, la péridotite est toujours partiellement liquide (solide + liquide);\\
\choix & la fusion de la péridotite est dépendante de la pression.
\end{tabularx}

\newpage

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{207_7_exo5-3}
\figcaption{Archipel d'Hawaï.}
\end{center}
\end{figure}
\end{questions}
\end{exo}

\begin{corrige}
\begin{questions}
\item Sédiments - Déplacement d'une plaque océanique.

D'après les informations apportées par le document, on peut conclure que la plaque
sur laquelle ont été réalisés les forages s'est déplacée du sud/Est vers le Nord/ouest (réponse \choix[d]).

\item Les volcans de points chauds de l'archipel d'Hawaï.

L'alignement des volcans montre que la plaque s'est déplacée vers le Nord-Ouest.

Cependant cette proposition n'est pas dans la liste. Il faut donc ne s'intéresser qu'à la composante latitudinale du mouvement de la plaque (composante Sud/Nord) et utiliser l'échelle de la carte pour trancher entre les réponses \choix[a] et \choix[c]). Le déplacement
a été d'un peu plus de 250 km en 5~Ma soit environ 5 cm/an vers le nord.\enlargethispage*{5em}

\Par

\begin{figure}
\hspace*{-5mm}
\includegraphics{218_7_exo5-4}
\figcaption{Carte montrant la composante S/N du déplacement de la plaque Pacifique.}
\end{figure}

\newpage

\item Les états de la péridotite.

Le diagramme proposé montre que :

\choix[a] le manteau terrestre est solide;

\choix[d] la fusion de la péridotite est dépendante de la pression.

\Par

Les autres propositions sont fausses.
\end{questions}
\end{corrige}

%%% 10

\begin{exo}{Subduction et volcanisme}{Dupuy de Lôme, Lorient}{1}{20} 
Parmi les Petites Antilles, les îles (G = Guadeloupe, D = Dominique,\linebreak M = Martinique, SL = Sainte-Lucie, SV = Saint-Vincent et GR = Grenade) présentent un volcanisme
andésitique de même que les volcans côtiers d'Amérique centrale (désignés par des points rouges sur la figure ci-après).

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{207_7_exo15-1}
\figcaption{Localisation du volcanisme et des fosses dans le secteur des petites Antilles.}
\end{center}
\end{figure}

Quelle information vous apporte l'association géographique d'un volcanisme andésitique
et d'une fosse océanique ?

Illustrez votre réponse en réalisant une coupe simplifiée de A à B. Indiquez sur votre
schéma la nature des plaques lithosphériques mises en jeu.
\end{exo}

\begin{corrige}
\begin{methode}
Il va falloir ici identifier et
orienter une ou plusieurs subductions sans aucune donnée sur la distribution des
foyers sismiques en profondeur. Il va falloir utiliser les fosses pour repérer les
limites de plaques en subduction et, pour chaque couple de plaques, la position des
volcans pour reconnaître la plaque chevauchante.
\end{methode}

L'association géographique d'un volcanisme andésitique et d'une fosse océanique
caractérise une zone de subduction. Une fosse océanique marque la zone de flexion
d'une plaque qui commence à plonger. L'emplacement des volcans andésitiques permet d'identifier la lithosphère non subduite (c'est-à-dire la lithosphère chevauchante).

La figure proposée permet donc de reconnaître deux zones de subduction : l'une située à l'Ouest de la carte, où la plaque des Cocos plonge sous la plaque des Caraïbes, l'autre située à l'Est de la carte, où la plaque Sud-Américaine plonge sous la plaque des Caraïbes.

\Par\enlargethispage*{5em}

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{219_7_exo15-2}
\figcaption{Comportement des plaques lithosphériques le long du profil (AB).}
\end{center}
\end{figure}
\end{corrige}



%%% 11

\begin{exo}{Mesure d'une vitesse d'expansion}{Lycée Jean-Pierre Vernant, Pins Justaret}{2}{10} 
Utilisez la carte ci-dessous afin de calculer la vitesse moyenne d'expansion de l'Atlantique sud depuis le début de l'éocène jusqu'à nos jours.

\begin{figure}
\hspace*{-1.5em}
\includegraphics{208_7_exo6}
\figcaption{Carte de l'âge des fonds marins au niveau de la dorsale Atlantique Sud.}
\end{figure}
\end{exo}

\begin{corrige}
\begin{figure}
\hspace*{-15mm}
\includegraphics{220_7_exo6-2}
\figcaption{Carte montrant l'ouverture de l'Atlantique Sud depuis le paléocène.}
\end{figure}

L'ouverture de l'océan depuis le début de l'éocène mesure 4,1 cm sur la carte ce qui correspond à \numprint{3221} km d'après l'échelle indiquée. Ce qui correspond à une vitesse d'expansion de 6 cm/an.
\end{corrige}

%%% 12

\begin{exo}{\fontsize{12}{12}\selectfont Paléomagnétisme dans l'océan Atlantique}{Lycée Charlemagne, Paris}{2}{20} \label{ch7exo7}
On dispose de la carte des anomalies magnétiques de l'Atlantique ainsi que d'un calendrier des inversions du champ magnétique (voir page suivante).

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{208_7_exo7-1}
\figcaption{Carte montrant la position de certaines anomalies magnétiques (positives ou négatives) de l'océan Atlantique
nord-est.}
\end{center}
\end{figure}
\enlargethispage*{4em}
\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{209_7_exo7-2}
\figcaption{Calendrier des périodes normales et inverses du champ magnétique et correspondance avec le N° des anomalies magnétiques du plancher océanique.}
\end{center}
\end{figure}

\begin{questions}
\item Rappelez la définition des anomalies magnétiques positives et négatives.
\item Expliquez en quoi les informations apportées par l'étude des anomalies magnétiques valident l'hypothèse de l'expansion des fonds océaniques.
\item Déterminez la vitesse d'expansion océanique en expliquant votre calcul.
\item Estimez la date de l'ouverture de l'océan Atlantique.
\end{questions}
\end{exo}

\begin{corrige}
\begin{questions}
\item Une anomalie magnétique positive est une anomalie du champ magnétique local
de valeur supérieure à celle du champ global actuel, montrant que la roche à l'origine
de cette anomalie a fossilisé le champ magnétique d'une époque où celui-ci
avait le même sens qu'actuellement (pôle nord magnétique au pôle nord géographique).
La valeur de ce paléomagnétisme local vient s'additionner à la valeur du
champ magnétique global, créant ainsi une anomalie positive.
Inversement, une anomalie négative montre que la roche à l'origine de cette anomalie
s'est formée à une époque où le champ magnétique terrestre était de sens
inversé par rapport à aujourd'hui.

\item Dans les océans, les anomalies magnétiques positives et négatives des basaltes forment
des bandes, parallèles à l'axe de la dorsale, correspondant à des périodes de
variation du sens du champ magnétique terrestre d'autant plus anciennes que l'on
s'éloigne de la dorsale. Historiquement, cette observation a confirmé le modèle
d'expansion des fonds océaniques en montrant que la dorsale était le lieu d'une
fabrication en continu de plancher océanique.

\item Détermination de la vitesse d'expansion océanique : Pour estimer au mieux la
vitesse d'ouverture moyenne, il vaut mieux considérer l'âge et la distance qui
séparent deux anomalies magnétiques d'âges très différentes.
Sur la droite A/B, on peut par exemple considérer l'anomalie magnétique n°2 âgée
de 2 Ma environ et l'anomalie n°34 âgée de 85~Ma. 
\newpage
Ces deux anomalies étant
séparées de \numprint{1000} km, on peut donc calculer la vitesse d'ouverture de l'océan entre
la dorsale et l'Europe : \[\dfrac{\numprint{1000}\times10^5}{(85-2)\times10^6} = 1,2\text{ cm/an}.\]

Si l'on admet que l'ouverture du côté américain de l'océan s'est produite à la même
vitesse, la vitesse d'expansion de l'océan atlantique est d'environ 2,4 cm par an.

\item Au large des côtes européennes, l'anomalie la plus ancienne représentée sur la
carte est l'anomalie 34 âgée de 85 Ma qui prouve que la dorsale était déjà active
à cette époque. On peut donc dire que l'océan Atlantique avait commencé son
ouverture avant cette date, sans qu'il soit possible d'être plus précis (si l'on s'en
tient aux informations des documents).
\end{questions}
\end{corrige}

%%% 13

\begin{exo}{\fontsize{13}{13}\selectfont Analyse de données paléomagnétiques}{Lycée Notre Dame de Grandchamp, Versailles}{2}{10} 
Chaque anomalie magnétique peut être identifiée le long de profils magnétiques réalisés
perpendiculairement à la dorsale et datée grâce à l'échelle des inversions magnétiques.
Le graphique ci-dessous présente pour quelques dorsales la position des anomalies
les plus récentes par rapport à l'axe de ces dorsales.

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{210_7_exo8}
\figcaption{Anomalies magnétiques les plus récentes correspondant à quelques dorsales.}
\end{center}
\end{figure}

À partir du document ci-dessus, on peut affirmer que :


\begin{questions}
\item L'expansion du plancher océanique de part et d'autre de la dorsale Reykjanes se réalise à la vitesse de :\resetchoix

\begin{multicols}{3}
\choix 2,4 cm/an;

\choix 1,2 cm/an;

\choix 4 cm/an.
\end{multicols}


\item La vitesse de divergence lithosphérique de part et d'autre de la dorsale Reykjanes (Atlantique Nord) :\resetchoix

\begin{tabularx}{\linewidth}{@{}l@{\xspace}X@{}}
\choix & est plus faible que celle qui existe de part et d'autre de la dorsale est-Pacifique;\\
\choix & était plus rapide il y a 3 Ma qu'il y a 1 Ma;\\
\choix & était la même il y a 2,4 Ma que celle de part et d'autre de la dorsale Juan de Fuca il y a 1 Ma.
\end{tabularx}
\end{questions}
\end{exo}

\begin{corrige}
\begin{attention}
Dans cet exercice, le graphique permet de calculer la vitesse d'expansion qui
correspond à la pente (coefficient directeur) de chaque droite. Attention cependant
au fait que ces données concernent ce qui se passe d'un seul côté de la dorsale.
\end{attention}

À partir du document fourni, on peut affirmer que :

\begin{questions}
\item  L'expansion du plancher océanique de part et d'autre de la dorsale Reykjanes se
réalise à la vitesse de : 2,4 cm/an (réponse \choix[a]), la pente étant de 1.2 pour un « demi-océan ».
\item La vitesse de divergence lithosphérique de part et d'autre de la dorsale Reykjanes
est plus faible que celle qui existe de part et d'autre de la dorsale est-Pacifique
(réponse \choix[a]). En effet la pente correspondant à la dorsale Pacifique est plus grande.
Les autres réponses sont fausses car la vitesse d'expansion des trois océans est,
d'après le graphique, linéaire.
\end{questions}
\end{corrige}

%%% 14

\begin{exo}{Déplacement de l'Inde}{Lycée Charlemagne, Paris}{2}{30} 
Diverses méthodes permettent de préciser les positions passées du continent indien, en latitude et par rapport aux continents asiatique ou africain.


À partir des documents fournis et des connaissances acquises, reconstituez le déplacement de l'Inde depuis le Crétacé.

\Par

\textit{Document A : le volcanisme intraplaque dans l'océan indien.}

\Par

Les trapps du Deccan sont de gigantesques plateaux basaltiques (plus de \numprint{500000} km$^2$, soit à peu près la surface de la France). Un alignement d'îles volcaniques (Chagos, Maldives, Laquedives...) de plus en plus anciennes en allant vers le nord, relie le volcan actif de la Réunion aux vastes épanchements basaltiques du Deccan datés de $-68$ Ma.

\Par

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{211_7_exo9-1}
\figcaption{Localisation géographique.}
\end{center}
\end{figure}

\Par

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{211_7_exo9-2}
\figcaption{Âges du plancher de l'océan indien.}
\end{center}
\end{figure}

\newpage

\textit{Document C : données paléontologiques.}

\Par

Les sédiments continentaux du Crétacé terminal de l'Inde (âge supérieur à $-65$ millions d'années) ont livré des squelettes de dinosaures apparentés à ceux que l'on rencontre en Amérique du sud, en Afrique et à Madagascar, mais forts différents des Hadrosaures fréquents en Asie à cette époque.
\end{exo}

\begin{corrige}
On cherche à retrouver le déplacement que l'Inde a subi par rapport aux continents africain
et asiatique depuis le Crétacé. Nous étudierons les documents dans l'ordre proposé.

\newpage

\begin{questions}
\item Le volcanisme intraplaque dans l'océan indien : étude du document A.

La localisation des trapps du Deccan ainsi que l'alignement d'îles volcaniques
(Chagos, Maldives, Laquedives...) décrits dans le document permet de penser que
ces formations volcaniques sont issues de l'activité du même point chaud que l'île
de la Réunion. Un point chaud étant considéré comme fixe par rapport aux plaques
lithosphériques, cela signifie qu'il y 68 Ma, le nord de l'Inde se trouvait à la place
actuelle de l'île de la Réunion. L'Inde se serait donc déplacée vers le nord en se
rapprochant de l'Asie depuis cette époque.

Nous allons vérifier cette hypothèse à l'aide d'autres données géologiques.

\item Données sur l'âge du plancher de l'océan indien : étude du document B.

Le document B met en évidence, dans la partie médiane de l'océan indien, la
présence d'une dorsale que l'on peut reconnaître aux failles transformantes qui
la recoupent de façon perpendiculaire. Cette dorsale étant datée du quaternaire,
c'est-à-dire de l'époque actuelle, on peut considérer qu'elle est encore active. On
constate d'autre part que l'âge du plancher océanique augmente lorsqu'on se rapproche
des côtes indiennes et africaines. Cet âge est d'environ 65 à 100 Ma, ce
qui est cohérent avec les données issues de l'étude des trapps du Deccan (68 Ma).

L'orientation de la dorsale et la répartition des âges du plancher océanique permettent
d'autre part de confirmer que l'Inde s'est déplacée et séparée de l'Afrique
il y a environ 68 Ma et a migré vers le nord en se rapprochant de l'Asie au fur et à
mesure que s'est ouvert l'océan indien. Tâchons de confirmer ces conclusions par
d'autres données.

\item Données paléontologiques : étude du document C.

Le document C montre qu'au Crétacé terminal, habitaient en Inde des dinosaures
d'un groupe qui se trouvait à cette époque à Madagascar et en Afrique (entre autres)
mais pas en Asie. Ces données confirment qu'il y a plus de 65 Ma, l'Inde n'était
pas « collée » à l'Asie mais faisait partie d'un même continent avec l'Afrique et
Madagascar.
\end{questions}

\textit{Synthèse :} l'ensemble des données étudiées (volcanisme de point chaud, âge des fonds
océaniques et données paléontologiques) converge et permet de conclure que l'Inde
s'est séparée de l'Afrique et de Madagascar il y a un peu plus de 65 Ma et a migré vers
le nord par ouverture de l'océan indien puis est entrée en collision avec l'Asie.
\newpage
\end{corrige}


%%% 15

\begin{exo}{Accrétion océanique}{Lycée Honoré de Balzac, Paris}{2}{30} 
\enlargethispage*{5em}
À partir de l'exploitation des documents 1 et 2 et de vos connaissances, expliquez le mode de formation des roches constitutives de la croûte océanique. Un schéma de synthèse est attendu en conclusion.

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{212_7_exo11}
\figcaption{document 1 : Conditions de fusion d'une péridotite
et géothermes de la lithosphère océanique.}
\end{center}
\end{figure}

\begin{figure}
\small
\hspace*{-5mm}
\begin{tabular}{|*3{Z{>{\centering\arraybackslash}m{10mm}}|}*6{Z{>{\centering\arraybackslash}m{7mm}}|}}
\tabulartitle\hline
(1) & (2) & (3) & \multicolumn{6}{|Zc|}{pourcentage de fusion}\\
\tabulartitle
 & & & 5\% & 15\% & 20\% & 25\% & 30\% & 40\%\\
 \hline
SiO$_2$ &  48 &44,9 &47& 48& 48,6& 50,1 &50,5& 51,6\\
\hline
Al$_2$O$_3$ &14,3& 3,2& 15,7& 13,2& 12,8 &11,8 &10,5 &7,8\\
\hline
Fe$_2$O$_3$ & 11 &8,6& 13,9& 12,1& 8,9& 8,3& 8,9& 8,4\\
\hline
MgO &12& 40 &10,4& 12& 15,4& 18,8& 19,2& 23,9\\
\hline
\end{tabular}
\psline(3.9,2.55)(10.8,2.55)

\Par

(1) composition chimique (\% oxyde)\\
(2) basalte de la dorsale\\
(3) péridotite utilisée lors de l'expérience

\tabcaption{document 2 : composition chimique des roches produites,
au laboratoire, par la fusion partielle d'une péridotite, comparée à celles d'un basalte de la croûte océanique.}
\end{figure}
\end{exo}

\begin{corrige}
On cherche à expliquer le mode de formation des roches de la croûte océanique. Nous
rechercherons tout d'abord d'où provient le magma à l'origine des roches de la croûte
puis nous nous intéresserons aux conditions de cristallisation de ce magma. Pour cela
nous étudierons les documents 1 et 2 dans l'ordre proposé.

\begin{questions}
\item États de la péridotite du manteau et origine des roches magmatiques de la croûte
océanique : étude du document 1.


Le document 1 montre l'influence de la température et de la profondeur sur l'état
(solide ou liquide) d'une péridotite du manteau. Ce document montre aussi l'évolution
moyenne des conditions de pression et de température sous les océans (géotherme
océanique de plaine abyssale) et aussi plus précisément sous une dorsale (géotherme de dorsale).

On observe sur ce document qu'entre 20 et 80 km de profondeur à l'aplomb
d'une dorsale, le géotherme franchit le solidus de la péridotite. Cela signifie qu'à
ces profondeurs, il se forme donc un magma qui, par cristallisation fractionnée
au cours de son refroidissement, pourra engendrer les roches magmatiques de la
croûte océanique : gabbros en profondeur et basaltes en surface.
On peut s'interroger sur le caractère particulier du géotherme de dorsale par rapport
au géotherme océanique qui lui, ne franchit jamais le solidus de la péridotite.
Sous une dorsale, le manteau est animé d'un courant de convection ascendant.

Cette remontée du manteau est suffisamment rapide pour que la péridotite ne se
refroidisse pas en remontant. Finalement c'est la décompression (liée à la remontée)
de cette péridotite chaude qui provoque sa fusion partielle.
On s'interroge maintenant sur la composition du magma.

\item Composition du magma et conditions de sa cristallisation : étude du document 2.

Le document 2 permet de comparer la composition chimique d'un basalte de la
croûte et celle du magma en fonction du pourcentage de fusion d'une péridotite du manteau. On constate d'après ce document, que l'on obtient une composition
chimique très proche d'un basalte avec une fusion partielle d'environ 15\%. Cette donnée confirme que l'on peut obtenir des roches de la croûte océanique grâce à
une fusion partielle du manteau. Sous la dorsale, le magma issu de la fusion partielle
de la péridotite s'accumule dans une chambre magmatique. Sur les parois
de cette chambre, cristallisent lentement des pyroxènes, des olivines et des plagioclases.
Ces minéraux, de grande taille, aboutiront à la formation d'une roche
grenue : le gabbro. En surface, le même magma, refroidissant rapidement, cristallisera
pour former une roche microlitique (constituée de minéraux pour la plupart
microscopiques), de même composition minéralogique que le gabbro : le basalte.\enlargethispage*{3em}

À l'interface entre basaltes et gabbro, un mélange de gabbro et de filons de basaltes
constituera le complexe filonien.
\end{questions}

\textit{Synthèse :} la formation des roches de la croûte océanique est donc le résultat d'un
refroidissement d'un magma issu d'une fusion partielle du manteau, lié à la remontée
rapide de ce dernier sous une dorsale océanique.

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{224_7_exo11-2}
\end{center}
\begin{enumerate}
\item Remontée rapide du manteau et fusion partielle (15\%) de la péridotite.
\item Collecte du magma dans la chambre magmatique.
\item Refroidissement lent du magma sur les parois de la chambre magmatique et formation des gabbros de la croûte.
\item Remontée de magma vers la surface et formation du complexe filonien.
\item Refroidissement rapide du magma au contact de l'eau et formation du basalte de la croûte.
\end{enumerate}
\figcaption{Modèle de formation de la croûte océanique par accrétion}
\end{figure}
\end{corrige}

%%% 16

\begin{exo}{Formation de la croûte océanique}{Lycée Jean-Pierre Vernant, Pins Justaret}{2}{45} 
Vous devez présenter les différents mécanismes qui aboutissent à la mise en place
d'une croûte océanique à l'axe de la dorsale.
Votre réponse se fera sous forme d'un schéma et devra présenter la structure pétrologique
de cette croûte océanique.
\end{exo}

\begin{corrige}
\enlargethispage*{4em}
\begin{methode}
Si vous devez faire un schéma explicatif et que vous ne voulez pas le surcharger
de légendes, pensez à cette astuce qui consiste à placer des numéros, que vous
reprendrez en légende de votre schéma. Cela vous permettra de donner quelques
explications détaillées.
\end{methode}

\newpage

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{225_7_exo10}
\end{center}

\begin{enumerate}
\item Remontée rapide de l'asthénosphère et fusion partielle de la péridotite.
\item Alimentation en continu de la chambre magmatique par la péridotite fondue.
\item Cristallisation dans le fond de la chambre magmatique d'olivines et de pyroxène formant la péridotite d'accumulation de la croûte.
\item Cristallisation lente sur les parois de la chambre magmatique d'olivines, de pyroxènes et de plagioclases formant les gabbros de la croûte.
\item Remontée de magma sous forme de filons au travers des gabbros.
\item Cristallisation rapide du magma au contact de l'eau et formation des basaltes en coussins.
\figcaption{Mécanismes à l'origine de la formation de la croûte océanique à l'axe de la dorsale.}
\end{enumerate}
\end{figure}
\end{corrige}


%%% 17

\begin{exo}{L'océan Pacifique}{Lycée Pierre d'Ailly, Compiègne}{3}{30} 
Mettez en relation les informations fournies par les documents pour déterminer les
mouvements relatifs des plaques Pacifique, Nazca et sud-américaine. Vous établirez
par plusieurs méthodes les vitesses et les directions de ces mouvements relatifs et
comparerez les résultats obtenus (un calcul des vitesses n'est pas attendu à partir du
document 1).

\Par


\begin{figure}
\hspace*{-5mm}
\includegraphics{213_7_exo12-1}
\figcaption{\small Document 1 : extrait de la carte de l'âge des fonds océaniques de l'océan Pacifique Sud (âge donné en millions d'années).}
\end{figure}

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{213_7_exo12-2}
\figcaption{\small Document 2 : profil magnétique de la dorsale Est-Pacifique et échelle des inversions magnétiques pour les 5 derniers Ma. La vitesse d'expansion océanique est la somme des vitesses de formation de la croûte océanique de part et d'autre de la dorsale. Les anomalies magnétiques positives et négatives sont respectivement représentées en noir et blanc.}
\end{center}
\end{figure}

\enlargethispage*{4em}
\begin{figure}
\begin{center}
\begin{tabular}{|C|Zc|Zc|}
\hline
île de Pâques & 0,7 cm/an vers le sud & 6,7 cm/an  vers l'est\\
\hline
île de Pitcain & 3,4 cm/an  vers le nord & 6,6 cm/an  vers l'ouest\\
\hline
Salta & 1,8 cm/an  vers le nord & 1,7 cm/an  vers l'est\\
\hline
\end{tabular}
\tabcaption{Document 3 : déplacement de 3 stations en latitude
et en longitude mesuré par GPS.}
\end{center}
\end{figure}
\end{exo}

\begin{corrige}
On cherche à déterminer les mouvements relatifs des plaques Pacifique, Nazca et
sud-américaine et à préciser la vitesse de ces mouvements. Ces deux aspects seront
abordés l'un après l'autre en croisant les informations apportées par les documents.

\begin{questions}
\item Mouvements relatifs des 3 plaques lithosphériques.

On observe, sur le document 1, la présence d'une dorsale est-pacifique délimitant
la plaque Pacifique et la plaque Nazca. Les dorsales sont des zones de divergence,
d'écartement entre plaques océaniques. On peut donc dire que la plaque Nazca et
la plaque Pacifique s'éloignent l'une de l'autre d'est en ouest. Cette conclusion est
confirmée par l'âge des fonds océaniques : actuels aux abords de la dorsale et de
plus en plus âgés lorsqu'on s'en éloigne.

À l'est de la carte, est décrite une limite de plaque entre la plaque Nazca et la
plaque sud-américaine avec présence d'une fosse océanique (fosse du Chili). Ces
caractéristiques sont celles des zones de subduction. Il y a donc convergence entre
la plaque Nazca et la plaque sud-américaine.

\item Calcul des vitesses de déplacement des plaques.

Le document 2 permet de mesurer la vitesse d'écartement des plaques Pacifique et
de Nazca à partir de données paléomagnétiques.

On peut par exemple s'appuyer sur la localisation de l'anomalie magnétique dite
de Gauss, âgée de 3,5 Ma. On constate d'après le document 2 que cette anomalie se
trouve à 150 km de part et d'autre de la dorsale. On conclue donc que l'écartement
des deux plaques a été de 300 km en 3,5 Ma, soit une vitesse de 8,5 cm/an d'est en
ouest.
Le document 3 permet de mesurer le déplacement des plaques à l'aide de données
GPS.
L'île de Pitcairn et l'île de Pâques sont situées de part et d'autre de la dorsale.
D'après les données GPS, l'île de Pâques se déplace de 6,7 cm vers l'est et l'île de
Pitcairn de 6,6 cm vers l'ouest. La vitesse d'ouverture serait ainsi d'est en ouest de
13,3 cm/an ; ce qui est cohérent quoique supérieur à la vitesse moyenne enregistrée
par les données paléomagnétiques.

La divergence sur l'axe Nord/Sud est, suivant le même mode de calcul, de 3,4 + 0,7 soit 4,1 cm/an.

Les données GPS permettent d'autre part de mesurer la vitesse de convergence
des plaques de Nazca et d'Amérique du Sud au niveau de la zone de subduction en
additionnant les valeurs obtenues sur les axes pour les stations de l'île de Pâques
et Salta : soit 2.5 cm/an sur l'axe Nord/Sud et 8.4 cm/an sur l'axe Est/Ouest.
\end{questions}


\textit{Synthèse :} ainsi, les données sur l'âge des fonds océaniques, les données paléomagnétiques
et les données GPS se complètent et permettent de confirmer que la dorsale
pacifique est active. Elle engendre de plus une convergence entre la plaque Nazca et
la plaque sud-américaine.
\end{corrige}

%%% 18

\begin{exo}{Données sismologiques}{Lycée Pierre d'Ailly, Compiègne}{3}{30} 
Dans les années 1945-1950, le géophysicien américain Hugo Bénioff localise avec précision la répartition des foyers sismiques au niveau de la fosse océanique de Kermadec (océan Pacifique). Il propose une interprétation des données obtenues qui, à la lumière des connaissances actuelles, n'est pas exacte.
\begin{questions}
\item Précisez les arguments qui conduisent Hugo Bénioff à proposer ce schéma.
\item Grâce à vos connaissances, précisez le phénomène géologique à l'origine de la sismicité observée.
\item Indiquez les éléments inexacts dans le schéma d'Hugo Bénioff, puis réalisez un schéma de l'interprétation actuelle de la répartition des foyers sismiques au niveau de la fosse de Kermadec.
\end{questions}

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{214_7_exo13}
\figcaption{Données sismologiques sur la fosse de Kermadec
et interprétation de Bénioff.}
\end{center}
\end{figure}
\end{exo}

\begin{corrige}
\enlargethispage*{3em}
\begin{questions}
\item On observe sur le document 1 la présence de très nombreux séismes répartis sur un
plan incliné. Les séismes étant dus à la formation brutale de failles, Bénioff a pu
imaginer que la répartition des séismes était due à la présence d'une gigantesque
faille affectant le manteau supérieur.

\item La sismicité observée est le résultat du fonctionnement d'une zone de subduction.
Les séismes sont dus au glissement d'une plaque lithosphérique océanique subduite
sous la plaque océanique chevauchante.

\item \raisebox{-0.5\totalheight}{\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{227_7_exo13-2}
\figcaption{Erreurs d'interprétation de Bénioff.}
\end{center}
\end{figure}}

\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics{227_7_exo13-3}
\figcaption{Schéma d'interprétation des données d'Hugo Bénioff.}
\end{center}
\end{figure}
\end{questions}
\newpage
\end{corrige}


\thumb
\AfficheCorrige
