Leçon 1 - SVT profs et élèves

Partie du programme : Partie A : Structure et composition chimique de la Terre interne
Fiche de préparation : séance du 27/09
Méthode
pédago
Durée
Contenus scientifiques
(problèmes, plan élève, activités, mots clés)
Support utilisé et
matériel technique
PARTIE 1 : STRUCTURE, COMPOSITION ET DYNAMIQUE DE LA TERRE
Chapitre A.Structure et composition chimique du globe
A1. Structure interne de la Terre
A1.2 ETUDE MINERALOGIQUE DE LA CROUTE ET DU MANTEAU :
15’
a. Correction du TP2
Détermination de la composition minéralogique et chimique des roches : correction
des calculs faits pour le granite de Ploumanac’h.
Pour connaître la composition minéralogique du basalte c’est beaucoup plus difficile
car les microlites sont difficilement identifiables.
Compléter le tableau pour la composition chimique du basalte et de la péridotite
Bilan du TP :
Le granite est une roche grenue, ses cristaux sont de tailles égales et visibles à l’œil
nu. C’est une roche riche en silice. Les minéraux présents sont des feldspaths
(silicates d’alumine) (on distingue les plagioclases et les fdpth potassiques) et du
quartz ainsi que quelques micas.
Le basalte est une roche microlithique qui montre des cristaux de tailles inégales
noyés dans une pâte non cristallisée : le verre. Il est moins riche en silice que le
granite. Les phénocristaux sont des pyroxènes et des péridots (olivine). Ils
contiennent beaucoup de Fer et de Magnésium. Les microlites sont des plagioclases.
Montrer un gabbro : texture : grenue, lame mince, on voit des minéraux identiques à
ceux du basalte mais leur taille est plus grande. C’est donc l’équivalent du basalte en
roche de profondeur.
Attention à leur préciser
que l’on est aujourd’hui
capable de connaître par
SM la composition chimique
précise d’une roche…ex à
voir avec S.Klein
Compétences visées
(méthodologiques et
techniques)
Evaluations
Formatives/sommatives
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Fiche de préparation : séance du 27/09
b. Propriétés des cristaux
Montrer le logiciel Pérez : subduction
Explication de l’utilisation d’un polariseur et d’un analyseur
Propriétés optiques des cristaux
Expérience à la Vanilline (montrer la vidéo faite en 2002)
Les cristaux se forment en ordonnant ses atomes : si la vitesse de refroidissement
est lente : gros cristaux, si inverse : microlites.
Vidéo vanilline
Définitions de cristal et de minéral :
Minéral : composé naturel non organique de composition chimique bien définie.
Cristal : minéral dont la structure atomique est parfaitement ordonnée. Presque
tous les minéraux sont des cristaux : les composés minéraux non ordonnés sont dits
amorphe (cf. verre)
Livre p41 : leur montrer la structure du silicate : SiO4
La structure cristalline la plus fréquemment rencontrée dans les silicates est le
tétraèdre avec 4 atomes d’oxygène et au milieu un atome de Silicium
c. la structure des silicates et la pression :
livre p 55
Comment expliquer les sauts de vitesse sismique observés dans le manteau ?
Quand on s’enfonce dans le globe la pression augmente et entraîne une diminution de
la distance inter-atomique et un changement de conformation du minéral.
L’olivine a une structure qui lui confère une plus faible densité que la pérovskite :
Ces différences de densité expliquent les sauts de vitesse sismiques observé : le
manteau est donc divisé en manteau supérieur (péridotite à Olivine) et en manteau
inférieur (péridotite à pérovskite)
A1.2 APPORT DE L’ETUDE DES METEORITES DANS LA CONNAISSANCE DU NOYAU
Rappel : on calculé lors du challenge SVT, que le volume total agrégé des météorites est
presque aussi grand que le volume total de la Terre.
a. modèle de la formation de la Terre :
Projeter le document du Bordas ou donner l’explication par oral
La Terre s'est formée par accrétion, c'est-à-dire par agglomération de petits corps célestes
de type météorite. Plus la planète grossissait, plus elle attirait d'autres corps. La planète
était donc indifférenciée: de composition homogène comme les chondrites, qui sont des
Modèle moléculaire du
silicate
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Fiche de préparation : séance du 27/09
météorites indifférenciées.
Les chocs libérant de la chaleur, les matériaux étaient fondus.
Cela a permis la
différenciation : les éléments chimiques les plus denses sont tombés vers le centre : éléments
métalliques au centre et silicates à la périphérie, comme dans les achondrites complètes, qui
sont des météorites différenciées. La chaleur libérée diminuant, les enveloppes se sont
solidifiées, sauf le noyau externe.
Distribution du polycopié montrant la terre solide différenciée…
p50 : doc. 1 à 4 :
Activités 1 ; 2 ; 3
1. Chondrites : pas d’équivalent sur Terre. Achondrites pauvres en calcium :
péridotites. Eucrites : basaltes. Sidérites : pas d’équivalent
2. Les chondrites ont la même composition que le système solaire « moyen »
Une analyse de chondrite nous renseigne donc sur la composition du système
entier.
3. Chondrites : condensation des gaz. Achondrites et sidérites :
différenciation des planètes.
Les achondrites se sont formées à partir de planètes différenciées alors
que les chondrites n’ont pas atteint ce stade
Eucrites/ croûte océanique
Achondrites pauvres en Ca : manteau
On peut donc imaginer que les sidérites représentent le manteau.
L'étude des météorites permet de proposer un scénario expliquant l'organisation de la Terre
en enveloppes concentriques :
La structure du globe résulte de la formation de la Terre par accrétion de petits
corps puis par différenciation de la Terre magmatique (roches en fusion) résultant
de cette accrétion. Les éléments chimiques se sont triés en migrant sous l’action de
la gravité, les moins denses vers les couches externes, les plus denses vers le
noyau.
b. Expérimentations en laboratoire
p52-53
Act.1 :
Le noyau doit être composé de Fer mais d’après ce qu’on voit il n’y a pas que cet
élément…
Ce modèle n’est donc pas totalement satisfaisant.
Act.4 :
travail à partir des document
du bordas projetés au
tableau (cours magistral)
bilan à l’aide du doc. 12.9 de
interros des lycées
Cf. document montrant ce
que sont les météorites
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Fiche de préparation : séance du 27/09
Oui on peut confirmer que le noyau est composé de Fer mais pas seulement…
De plus la masse molaire des éléments est de 49.3 g.mol-1
(mm fer : 59g.mol-1 MM Ni : 56 g.mol-1) cela suppose l’existence d’un élément plus
léger en faible quantité (O, Si ou S)
Le noyau terrestre est formé de fer et contient une petite quantité de Nickel.
Travail à réaliser pour la séance suivante_______________________________________________________________________________________
Observations, difficultés rencontrées_________________________________________________________________________________________