Programme de l’enseignement de spécialité en SVT de classe de première (version 2019)

La structure du globe terrestre

Des contrastes entre les continents et les océans

Connaissances :

La distribution bimodale des altitudes observée entre continents et le fond des océans reflète un contraste géologique, qui se retrouve dans la nature des roches et leur densité. Si la composition de la croûte continentale présente une certaine hétérogénéité visible en surface (roches magmatiques, sédimentaires, métamorphiques), une étude en profondeur révèle que les granites en sont les roches les plus représentatives.

Objectifs :

par la découverte des deux croûtes, les élèves acquièrent les données fondamentales sur les principales roches rencontrées (basalte, gabbro, granites).

Capacités :

  • Mettre en relation des cartes et/ou des logiciels de visualisation des reliefs avec la courbe de distribution bimodale.
  • Utiliser des cartes géologiques (carte géologique mondiale) comme des données d’observation directe (faille VEMA, forages) pour identifier les compositions des croûtes océaniques et continentales.
  • Utiliser la carte de France au millionième pour identifier la répartition des principaux types de roches sur le territoire.
  • Effectuer des mesures de densité sur des roches continentales et océaniques.
  • Mener une observation comparative des roches des croûtes océanique et continentale (composition, structure, etc.).

Précisions : les différences de relief ne sont pas, à ce niveau, expliquées par les mécanismes de l’isostasie. L’étude pétrographique se limite à l’étude des principales caractéristiques des roches citées.

L’apport des études sismologiques et thermiques à la connaissance du globe terrestre

Connaissances

Un séisme résulte de la libération brutale d’énergie lors de rupture de roches soumises à des contraintes. Les informations tirées du trajet et de la vitesse des ondes sismiques permettent de comprendre la structure interne de la Terre (croûte – manteau – noyau ; modèle sismique PREM [Preliminary Reference Earth Model], comportement mécanique du manteau permettant de distinguer lithosphère et asthénosphère ; état du noyau externe liquide et du noyau interne solide). Les études sismologiques montrent les différences d’épaisseur entre la lithosphère océanique et la lithosphère continentale. L’étude des séismes au voisinage des fosses océaniques permet de différencier le comportement d’une lithosphère cassante par rapport à une asthénosphère plus ductile. La température interne de la Terre croît avec la profondeur (gradient géothermique). Le profil d’évolution de la température interne présente des différences suivant les enveloppes internes de la Terre, liées aux modes de transfert thermique : la conduction et la convection. Le manteau terrestre est animé de mouvements de convection, mécanisme efficace de transfert thermique. La propagation des ondes sismiques dans la Terre révèle des anomalies de vitesse par rapport au modèle PREM. Elles sont interprétées comme des hétérogénéités thermiques au sein du manteau.

Notions fondamentales :

contraintes, transmission des ondes sismiques, failles, réflexion, réfraction, zones d’ombre.

Objectifs :

l’étude sismologique permet ici d’affiner la compréhension de la structure du globe terrestre et de la lithosphère au-delà de la vision du risque sismique appréhendé par les élèves au collège. Grâce au croisement de différentes méthodes, les élèves accèdent à la connaissance de la structure thermique du globe de manière à pouvoir mobiliser ensuite les données thermiques dans l’explication de mécanismes géologiques étudiés.

Capacités :

  • Consulter et exploiter une base de données sismologiques.
  • Traiter des données sismologiques.
  • Concevoir une modélisation analogique et réaliser des mesures à l’aide de dispositifs d’expérimentation assisté par ordinateur, ou des microcontrôleurs pour étudier la propagation d’ondes à travers des matériaux de nature pétrographique différente ou de comportement mécanique différent.
  • Étudier par expérimentation assistée par ordinateur et/ou par modélisation analogique les paramètres à l’origine des modifications de la vitesse des ondes (nature du matériau, de sa rigidité/plasticité, effet de la température).
  • Étudier la propagation profonde des ondes (zone d’ombre, mise en évidence des discontinuités) en utilisant les lois de Snell-Descartes et/ou mettant en œuvre un modèle analogique pour montrer les zones d’ombre.
  • Utiliser des profils de vitesse et de densité du modèle PREM.
  • Analyser des courbes d’augmentation de la température en fonction de la profondeur (mines, forages) ; croiser des données thermiques, des données de composition chimique, avec les données sismiques pour comprendre le modèle de la structure thermique de la Terre.
  • Calculer la température au centre de la Terre en utilisant le gradient géothermique de surface et apprécier sa validité au regard de l’état physique des matériaux.
  • Réaliser des modèles analogiques pour appréhender la conduction et la convection.
  • Montrer l’existence d’hétérogénéités thermiques dans le manteau par des données de tomographies sismiques, tout en attirant l’attention sur l’amplitude des variations par rapport au modèle PREM.

Précisions : les caractéristiques d’un séisme sont dégagées à partir de l’étude de cas concrets et en utilisant des outils numériques enrichissant les possibilités d’analyse par les élèves. La connaissance des mécanismes au foyer n’est pas attendue.