TS - Fusion partielle et subduction.
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PARTIE II –EXERCICE 2 À l'Archéen, période comprise entre -4 et -2,5 milliards d'années, la Terre beaucoup plus chaude, était le siège d'une activité magmatique intense, qui a donné naissance à la majeure partie de la croûte continentale actuelle. Notre planète s'est ensuite progressivement refroidie, ce qui a entrainé des changements dans la source et dans les mécanismes de production de la croûte continentale. Comparez les deux modèles de formation de la croûte continentale primitive et actuelle, au niveau d'une zone de subduction, puis discutez de la validité de chacun d'entre eux. Modèles de genèse de la croûte continentale archéenne (Document 1 a) et actuelle (Document 1 b) D'après Hervé Martin et Jean-François Moyen, Geology, 2002 Conditions de fusion de la croûte océanique anhydre et hydratée et gradients géothermiques dans une zone de subduction actuelle et archéenne D'après Hervé Martin et JeanFrançois Moyen, Geology, 2002 Conditions de fusion d'une péridotite anhydre et hydratée et gradients géothermiques dans une zone de subduction actuelle D'après Hervé Martin et JeanFrançois Moyen, Geology, 2002 Exercice 1 : Compléter la grille de correction suivante : Problématique : JE VOIS : Doc1 : Doc2 : Doc3 : Synthèse : JE SAIS : DONC : EXERCICE 2 : Retrouver à quel document correspondent les informations, les connaissances suivantes puis construire la correction en mettant dans l’ordre de votre choix les informations suivantes : -On voit qu'avec le gradient actuel, la CO se déshydrate (vers 90-100 km) avant d'avoir atteint les conditions du solidus hydraté. Une fois déshydratée, pour fondre, il lui faudrait atteindre cette fois les conditions du solidus anhydre, ce qui ne se produit pas non plus. -En revanche, le gradient archéen, dû à une Terre plus chaude, permet à la CO d'atteindre le solidus hydraté avant déshydratation. Ceci se produit vers 45 km de profondeur, ce qui est en accord avec le modèle de formation de CC pour cette époque. On voit que le gradient géothermique actuel, c'est-à-dire celui qui existe sous la plaque chevauchante, ne permet pas la fusion de la péridotite, sauf si elle est hydratée. L'intersection entre le gradient actuel et le solidus se fait vers 90 km, ce qui est en accord avec le modèle de formation de CC pour l'époque actuelle. -Pour l'Archéen, la déshydratation de la CO se faisait vers 50 km. Si on reporte cette donnée sur le gradient archéen du document, on voit que la péridotite ne peut pas fondre. Pour que cela soit possible, il aurait fallu que la CO se déshydrate plus profondément, après avoir franchi les conditions du solidus de la péridotite, ce qui n'était pas le cas. Le modèle envisagé pour l'archéen n’est possible qu'à cette période, et que le modèle actuel n'est possible qu'à l'époque actuelle. A l'Archéen, la CO de la plaque plongeante franchissait son solidus hydraté avant de se déshydrater, ce qui lui permettait de fondre. Actuellement, la CO se déshydrate avant d'atteindre un quelconque solidus. Elle ne fond jamais, et se limite à libérer de l'eau (vers 100 km de profondeur), qui elle, va permettre à la péridotite de la plaque chevauchante de franchir son solidus hydraté. Les deux modèles sont donc validés. Le document présente côte à côte les deux modèles de formation de la croûte continentale primitive et actuelle. -Dans le modèle actuel, se produit l'enfoncement de la croûte océanique (CO) à l'état hydraté, dans le contexte de la subduction d'une lithosphère océanique (LO). La CO va se déshydrater (vers 100 km sur le schéma), et produire à cette profondeur une fusion du manteau (M) de la lithosphère chevauchante, ce qui occasionnera une activité magmatique qui augmentera le volume de la croûte continentale. -Dans la modèle de genèse de la croûte continentale (CC) archéenne, la fusion partielle semble se faire dans la CO elle-même, à l'occasion de sa déshydratation, entre 30 et 70 km de profondeur. Le matériau à l'origine des ascensions magmatiques est donc la croûte plongeante, qui fond à des profondeurs allant de 30 à 70 km. C’est le gradient géothermique qui détermine le devenir de la croûte océanique et l'origine du matériau rocheux qui accroît le volume de croûte continentale. Nous comparerons deux modèles de formation de la croûte continentale primitive et actuelle, au niveau d'une zone de subduction, puis nous analyserons la validité de chacun d'entre eux. À l'Archéen, période comprise entre - 4 et - 2,5 milliards d'années, la Terre était beaucoup plus chaude qu'actuellement, et le magmatique intense qui régnait a donné naissance à la majeure partie de la croûte continentale actuelle. Le refroidissement de notre planète a entraîné des changements dans la source et dans les mécanismes de production de la croûte continentale. À l'Archéen, la formation de croûte continentale se faisait grâce à du matériau rocheux issu de la plaque plongeante. Ce document permet de valider le modèle actuel. Ce document permet de valider le modèle archéen. C'est le fait que la CO se déshydrate, par métamorphisme (passage des schistes bleus aux éclogites) et que cette eau migre vers la péridotite du manteau sus-jacent, qui permet la fusion partielle. Le magma formé monte à la verticale, il peut se refroidir en profondeur est donné des roches plutoniques ( granites, diorites) ou donner une lave qui se refroidit à la surface donnant des roches volcaniques (rhyolite, andésite). Ces roches forment la CC. 1. COHERENCE DE LA DEMARCHE L’élève présente la démarche qu’il a choisie pour répondre à la problématique, dans un texte soigné (orthographe, syntaxe), cohérent (structuré par des connecteurs logiques) et mettant clairement en évidence les relations entre les divers arguments utilisés. Démarche pertinente et cohérente qui permet de répondre à la problématique Démarche maladroite et réponse partielle à la problématique Aucune démarche ou démarche incohérente 2. ELEMENTS SCIENTIFIQUES ISSUS DES DOCUMENTS Complets Incomplets Bien choisis mais incomplets Insuffisants Très rares Introduction Nous comparerons deux modèles de formation de la croûte continentale primitive et actuelle, au niveau d'une zone de subduction, puis nous analyserons la validité de chacun d'entre eux. À l'Archéen, période comprise entre - 4 et - 2,5 milliards d'années, la Terre était beaucoup plus chaude qu'actuellement, et le magmatique intense qui régnait a donné naissance à la majeure partie de la croûte continentale actuelle. Le refroidissement de notre planète a entraîné des changements dans la source et dans les mécanismes de production de la croûte continentale. Le document 1 présente côte à côte les deux modèles de formation de la croûte continentale primitive et actuelle. -Dans le modèle actuel, se produit l'enfoncement de la croûte océanique (CO) à l'état hydraté, dans le contexte de la subduction d'une lithosphère océanique (LO). La CO va se déshydrater (vers 100 km sur le schéma), et produire à cette profondeur une fusion du manteau (M) de la lithosphère chevauchante, ce qui occasionnera une activité magmatique qui augmentera le volume de la croûte continentale. -Dans la modèle de genèse de la croûte continentale (CC) archéenne, la fusion partielle semble se faire dans la CO elle-même, à l'occasion de sa déshydratation, entre 30 et 70 km de profondeur. Le matériau à l'origine des ascensions magmatiques est donc la croûte plongeante, qui fond à des profondeurs allant de 30 à 70 km. À l'Archéen, la formation de croûte continentale se faisait grâce à du matériau rocheux issu de la plaque plongeante. Le document 2 -On voit qu'avec le gradient actuel, la CO se déshydrate (vers 90-100 km, en accord avec le document 1) avant d'avoir atteint les conditions du solidus hydraté. Une fois déshydratée, pour fondre, il lui faudrait atteindre cette fois les conditions du solidus anhydre, ce qui ne se produit pas non plus. -En revanche, le gradient archéen, dû à une Terre plus chaude, permet à la CO d'atteindre le solidus hydraté avant déshydratation. Ceci se produit vers 45 km de profondeur, ce qui est en accord avec le modèle de formation de CC pour cette époque. Ce document permet de valider le modèle archéen. Le document 3. -On voit que le gradient géothermique actuel, c'est-à-dire celui qui existe sous la plaque chevauchante, ne permet pas la fusion de la péridotite, sauf si elle est hydratée. L'intersection entre le gradient actuel et le solidus se fait vers 90 km, ce qui est en accord avec le modèle de formation de CC pour l'époque actuelle. -Pour l'Archéen, la déshydratation de la CO se faisait vers 50 km (doc. 1). Si on reporte cette donnée sur le gradient archéen du document, on voit que la péridotite ne peut pas fondre. Pour que cela soit possible, il aurait fallu que la CO se déshydrate plus profondément, après avoir franchi les conditions du solidus de la péridotite, ce qui n'était pas le cas. Ce document permet de valider le modèle actuel. 2. ELEMENTS SCIENTIFIQUES ISSUS DES CONNAISSANCES ACQUISES C'est le fait que la CO se déshydrate, par métamorphisme (passage des schistes bleus aux éclogites) et que cette eau migre vers la péridotite du manteau sus-jacent, qui permet la fusion partielle. Le magma formé monte à la verticale, il peut se refroidir en profondeur est donné des roches plutoniques ( granites, diorites) ou donner une lave qui se refroidit à la surface donnant des roches volcaniques (rhyolite, andésite). Ces roches forment la CC. 3. ELEMENTS DE LA DEMARCHE Problématique Conclusion A l'Archéen, la CO de la plaque plongeante franchissait son solidus hydraté avant de se déshydrater, ce qui lui permettait de fondre. Actuellement, la CO se déshydrate avant d'atteindre un quelconque solidus. Elle ne fond jamais, et se limite à libérer de l'eau (vers 100 km de profondeur), qui elle, va permettre à la péridotite de la plaque chevauchante de franchir son solidus hydraté. C’est le gradient géothermique qui détermine le devenir de la croûte océanique et l'origine du matériau rocheux qui accroît le volume de croûte continentale. Le modèle envisagé pour l'archéen n’est possible qu'à cette période, et que le modèle actuel n'est possible qu'à l'époque actuelle. Les deux modèles sont donc validés. Eléments complets et mis en relation avec les documents Eléments scientifiques incomplets mais bien mis en relation Eléments scientifiques des docs et/ou des connaissances bien choisis mais incomplets et insuffisamment mis en relation 5 4 3 Quelques éléments scientifiques des docs et/ou des connaissances bien choisis, mais insuffisants, et insuffisamment mis en relation Eléments parcellaires et juxtaposés Aucun élément scientifique présent 2 1 0
