Suggestion d`utilisation du logiciel Géocéan en lycée

Utiliser Géocéan en lycée
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Suggestion d’utilisation du logiciel Géocéan en lycée
(Nouveaux programmes de SVT)
Florian HUSSON – Lycée Margueritte de Verdun
Groupe TICEx / SVT – Académie de Nancy-Metz
Présentation rapide du logiciel
 Thème abordé :
Géocéan est un logiciel consacré à l’étude et à la modélisation de la géodynamique océanique. Il
permet, dans le cadre des programmes de SVT, de proposer des activités concernant l’expansion
océanique (notion développée en 1ère S) et la subduction (notion présentée en 1ère S et développée
en T°S).
 Support :
Le logiciel, sur disquettes, se décompose en 3 volumes, chacun étant accompagné d’une
documentation très complète d’une centaine de pages (installation, guide de référence, prise en
main guidée, exemples d’utilisation pédagogique dans le cadre des anciens programmes,
compléments scientifiques de qualité avec de nombreux schémas et illustrations, bibliographie
complémentaire).

Vol 1 (3 disquettes) : logiciel de base + étude d’un exemple de subduction (Japon)

Vol 2 (2 disquettes) : données complémentaires (5 autres exemples de subduction)

Vol 3 (3 disquettes) : module Expansion + base de données (4 sites différents)
 Installation :
Le logiciel fonctionne dans l’environnement DOS. L’installation, bien expliquée dans les
documents d’accompagnement, est assez fastidieuse, surtout si les postes ne sont pas en réseau. Il
est cependant possible, avec un graveur, de copier sur un « CD sauvegarde » l’intégralité du dossier
« Géocéan » installé sur un poste (9,5 Mo environ), ce qui simplifiera l’installation poste par poste.
 Conception et distribution :
Géocéan a été conçu dans le cadre de la recherche pédagogique à l’INRP, en collaboration avec le
CNDP. Il est édité par le CNDP (29 rue d’Ulm, 75005 Paris) et proposé à un prix de 1550 F (pour
les 3 volumes, en version établissement).
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Un choix s’impose parmi l’ensemble des données et des fonctionnalités parfois complexes du
logiciel, afin de proposer aux élèves des activités assez simples, réalisables en TP en relative
autonomie, et s’inscrivant dans le cadre des nouveaux programmes. Par exemple, les données
gravimétriques, très utilisées dans le logiciel, ne sont pas au programme.
Les exemples proposés ci-après supposent de disposer d’une salle informatique (ExAO ou TICEx)
permettant de travailler au maximum à 2 élèves par poste et de réaliser des travaux d’impression. La
version complète du logiciel est installée.
Une présentation du logiciel est proposée aux élèves en début d’activité (télé + convertisseur ou
vidéo-projecteur). Les menus, icônes et fonctions utilisés sont expliqués (les brochures
accompagnant le logiciel permettent de réaliser assez facilement une « fiche méthode » qui
présente aux élèves les icônes du logiciel ainsi que leurs différentes fonctions).

Dans chacun des modules proposés, la fonction de chaque icône utilisable s’inscrit
en bas de l’écran lorsqu’on déplace la flèche de la souris sur cette icône. On précisera
bien qu’il faut cliquer sur l’icône du module utilisé (en bas à droite de l’écran) pour
« valider » les modifications effectuées et les faire apparaître ainsi à l’écran.

Il arrive que le logiciel accepte difficilement les ordres donnés par la souris (en
particulier pour quitter un module) : on utilisera dans ce cas les flèches du clavier, et
la touche entrée pour valider. De même, la touche « ESC-Echap » est parfois utile
pour faire apparaître certaines options « par défaut » (en particulier quand on a
enregistré des travaux).

Les annotations qui apparaissent sur les schémas à l’écran (toponymie par exemple)
peuvent être déplacées ou modifiées : pour plus d’informations voir volume 1 pages
22-23.

Dans chacun des modules, la fonction « commentaires » du menu « Légendes »
permet d’apporter des annotations au schéma. La fonction « commentaires » du
menu « Ecran » permet de visualiser ou de masquer ces commentaires. Pour plus
d’informations voir volume 1 page 23.

Géocéan permet de sauvegarder des travaux. Cela peut être intéressant pour le
professeur qui désire, en fonction du temps consacré à l’activité et de l’autonomie
des élèves, préparer à l’avance certains schémas (avec éventuellement des
commentaires supplémentaires). Certaines illustrations pourront aussi être présentées
par exemple en cours (classe entière).

Géocéan permet d’imprimer les travaux réalisés (voir exemple volume 1 page 26). Il
peut être nécessaire de configurer les périphériques : voir volume 1 page 141.

La documentation explique comment configurer le logiciel pour obtenir un « menu
personnalisé » : voir volume 1 pages 143-144.

Sous Windows, le raccourci clavier « Alt + Impr Ecran » (copie d’écran) permet de
copier un travail dans le presse papier afin de le coller ultérieurement dans un
traitement de texte, un éditeur, ou un logiciel de dessin (raccourci « Ctrl + V »).
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Un exemple d’utilisation possible en Première S
A/ Place dans la progression :
5 semaines environ sont consacrées aux paragraphes « La lithosphère et la tectonique des plaques »
et « Divergence et phénomènes liés ».
Les activités proposées ici peuvent s’inscrire, par exemple, dans la progression suivante :

Découpage de la lithosphère en plaques d’épaisseur variable, peu déformables à
l’exception de leurs limites (relief de la Terre, distribution géographique des volcans
et séismes, bordures continentales) – Notion de tectonique des plaques (étude critique
d’un texte, …)

Les dorsales, frontières de divergence :
- Caractéristiques d’une dorsale et notion d’expansion océanique (Géocéan – cf § B).
- A compléter par l’observation du volcanisme et des failles normales (vidéo par
exemple).

Méthodes d’étude des mouvements relatifs des plaques :
- Paléomagnétisme et anomalies magnétiques (mise en évidence expérimentale +
cours).
- Application à l’exemple de la dorsale indienne (Géocéan – cf § C).
- Autres méthodes d’étude : âge des sédiments profonds (activité à partir par exemple
de cartes couleurs), alignement des volcans de points chauds, GPS.

Bilan sur les mouvements relatifs des plaques : divergence, convergence, coulissage …

Magmatisme associé aux dorsales et formation de la lithosphère océanique

Les marges passives des continents et l’océanisation
B/ Etude de la dorsale médio-atlantique
Cette activité permet de mettre en évidence certaines caractéristiques d’une dorsale (relief,
séismes, flux géothermique à relier au magmatisme) et d’introduire la notion d’expansion
océanique (âge du plancher de part et d’autre de la dorsale, estimation de la vitesse moyenne de
l’expansion) à partir de l’exemple « classique » de la dorsale médio-atlantique (zone SARA).
Les notions de « plaques lithosphériques » et de « tectonique des plaques » ont été présentées
auparavant aux élèves. L’activité est complétée par l’observation des failles normales et du
volcanisme sous-marin (vidéo par exemple).
L’écran d’accueil du logiciel permet d’abord de repérer la disposition des reliefs sous-marins. A
l’aide d’un vidéo-projecteur (ou d’une télé avec convertisseur), on peut s’appuyer sur ce support
pour faire quelques rappels et pour introduire la problématique, avant de décrire les fonctions du
logiciel.
Après avoir entré un nom (initiales), on localise la zone étudiée : dorsale médio-atlantique (zone
SARA), que l’on sélectionne en cliquant sur le rectangle correspondant qui devient bleu.
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1/ Morphologie de la dorsale : Utilisation du module « BLOCS »
Cliquer sur l’icône du module « BLOCS ».
Choisir successivement (en cliquant) :
- « commencer un nouveau travail » (si cette option est proposée)
- grille « TOPO.GRD »
- fichier « SARA.DAP » (il peut être nécessaire d’appuyer sur la touche ESC-Echap pour
faire afficher cette option)
Dans le menu « Ecran », sélectionner « graduations ». Les couleurs correspondent à des
profondeurs et permettent donc de visualiser les reliefs.
En utilisant les icônes en haut à droite de l’écran (s’élever-s’abaisser-pivoter), orienter le bloc
diagramme de manière à mieux distinguer la morphologie de la dorsale. Par exemple, une hauteur
de 40 et un azimut de 225 donnent une image bien exploitable. L’icône en forme de croix permet de
centrer le bloc à l’écran. Le bouton central permet de revenir aux valeurs par défaut pour
recommencer. Les autres icônes permettent de modifier la perspective, le zoom, et l’éclairage. Pour
plus d’informations, voir volume 1 page 22. L’icône « BLOCS » en bas à droite permet de valider
vos modifications.
A partir du bloc diagramme à l’écran, décrire la morphologie de la dorsale.
On distingue nettement une chaîne de montagnes sous-marine, on peut mesurer le relief grâce aux
profondeurs indiquées, on peut distinguer au centre de la dorsale un « fossé axial » (ce qui n’est
pas le cas de toutes les dorsales).
2/ Activité sismique et flux géothermique: Utilisation du module « CARTES »
Quitter le module précédent (menu fichier) sans enregistrer les modifications.
Dans l’écran d’accueil, sélectionner le module « CARTES ».
Choisir successivement (en cliquant) :
- « commencer un nouveau travail » (si cette option est proposée)
- grille « TOPO.GRD »
- valeurs ponctuelles « Séismes », puis « aucune »
Dans le menu « Ecran », sélectionner « Courbes », puis valider en cliquant sur l’icône du module
« CARTES » en bas à droite de l’écran : les courbes de niveau s’affichent.
a) En utilisant les curseurs « équidistance » et « altitude », mettre en évidence la dorsale (on
peut demander aux élèves de justifier leur démarche : en sélectionnant une équidistance de
200 m, puis uniquement les courbes entre –3000 m et – 2200 m à l’aide du curseur
« altitude », on obtient une représentation intéressante de l’axe de la dorsale), puis le fossé
axial (par exemple : courbes de – 2600 à – 2200 m). Dans le menu « Ecran », on peut
désactiver la fonction « Etiquettes » pour effacer les valeurs des courbes maîtresses, qui
surchargent la carte.
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b) Dans le menu « Ecran », sélectionner « Symboles », puis valider en cliquant sur l’icône du
module « CARTES » en bas à droite de l’écran : chaque symbole représente la localisation
de l’épicentre d’un séisme. Relever la distribution géographique des séismes (dans l’axe
de la dorsale).En cliquant sur l’icône correspondant aux symboles (« prévisualiser les
symboles »), puis sur le symbole carré qui apparaît dans le cadre en haut à droite
(« représentation uniforme »), on peut modifier la forme du symbole et réduire sa taille. Le
travail peut être imprimé à ce stade (il est annoté manuellement ou avant l’impression en
utilisant la fonction « commentaires » du menu « Légendes »).
c) Quitter le module sans enregistrer les modifications, puis refaire rapidement le même travail
que précédemment, mais en sélectionnant comme valeurs ponctuelles « Flux » au lieu de
« Séismes », puis en choisissant « flux » comme valeur à représenter. Les symboles qui
apparaissent sur la carte correspondent à des zones où le flux thermique (que l’on peut
présenter aux élèves comme un « dégagement de chaleur ») a été mesuré. La taille du
symbole est fonction de la valeur du flux. On peut demander de localiser les zones où ce
flux est le plus important (dans l’axe de la dorsale, au niveau de la zone fracturée) : cette
observation pourra être ré-investie lorsqu’on abordera le magmatisme associé aux dorsales.
3/ Répartition des âges du fond de l’océan : utilisation du module « CARTES »
Quitter le module précédent (menu fichier) sans enregistrer les modifications.
Dans l’écran d’accueil, sélectionner le module « CARTES ».
Choisir successivement (en cliquant) :
- « commencer un nouveau travail » (si cette option est proposée)
- grille « AGES.GRD », puis « aucun »
- valeurs ponctuelles « Séismes », puis « aucune »
Dans le menu « Ecran », sélectionner « Courbes » et « Symboles », puis valider en cliquant sur
l’icône du module « CARTES » en bas à droite de l’écran. Les symboles (séismes) permettent de
visualiser l’axe de la dorsale : la forme et la taille de ces symboles peuvent être modifiées comme
précédemment. Chaque courbe relie des points de même âge : en utilisant le curseur correspondant,
sélectionner une équidistance de 2 Ma (millions d’années), puis valider.
On peut alors proposer aux élèves les questions suivantes (éléments de réponse en italique) :
a) En utilisant le curseur « âge du fond», ne faire apparaître que les terrains les plus récents (0
à 2 Ma) : noter leur localisation (environ dans l’axe de la dorsale).
b) En procédant de la même façon, repérer la localisation des terrains âgés de 2 à 6 Ma, puis de
6 à 10 Ma … (de plus en plus loin de l’axe de la dorsale).
c) Conclure quant à l’évolution de l’âge du fond de l’océan quand on s’éloigne de l’axe de
la dorsale (plus on s’écarte de l’axe de la dorsale, plus le fond de l’océan est ancien).
d) Sélectionner d’abord une équidistance de 2,5 Ma, puis les âges de 0 à 35 Ma. Valider. Dans
le menu « Cartes », sélectionner « Zone de courbes ». Puis, toujours dans le menu
« Cartes », choisir « Ajouter une zone de couleur » : attribuer une couleur différente pour
une borne inférieure de 5 Ma. Procéder de la même manière, en changeant les couleurs, pour
les bornes inférieures suivantes : 10, 15, 20, 25, 30. On peut supprimer les « étiquettes »
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(âge des courbes) grâce au menu « Ecran », ou modifier leur taille ou leur couleur grâce au
menu « Cartes ». Comparer la répartition des âges de part et d’autre de la dorsale : que
constatez-vous ? (symétrie, révélée très nettement par les différentes couleurs).
e) A l’aide du curseur correspondant, sélectionner uniquement les terrains d’âge supérieur à 20
Ma, puis valider : que pouvez-vous dire de la surface de cet océan il y a 20
Ma (justifier) ? (surface moins importante car les terrains les plus proches de la dorsale
n’existaient pas).
f) Expliciter alors la notion d’expansion océanique.
Remarque :
il est aussi possible de visualiser cette répartition symétrique grâce au module « BLOCS » :
Quitter le module précédent (menu fichier) sans enregistrer les modifications. Dans l’écran
d’accueil, sélectionner le module « BLOCS », puis choisir successivement : « commencer un
nouveau travail » (si cette option est proposée), « AGES.GRD », puis « aucun »
Désactiver la fonction « ombres » du menu « Ecran », puis orienter le bloc diagramme selon une
vue de dessus (hauteur = 90, azimut = 180).
4/ Document-bilan et vitesse d’expansion : utilisation du module « COUPES »
Quitter le module précédent (menu fichier) sans enregistrer les modifications.
Dans l’écran d’accueil, sélectionner le module « COUPES ».
Choisir successivement (en cliquant) :
- « commencer un nouveau travail » (si cette option est proposée)
- grille « TOPO.GRD »
- « Données d’âge du plancher »
- « AGES.GRD »
- « aucun »
- « SEISMES.DAT »
- « SARA.DAP » » (il peut être nécessaire d’appuyer sur la touche ESC-Echap pour afficher
cette option)
Choisir, à l’aide de la souris, un profil de coupe perpendiculaire à l’axe de la dorsale : placer le
point A de coordonnées (xA = - 45,71 et yA= 29,92) puis le point B de coordonnées (xB = - 41,69
et yB= 27,26). Il paraît impossible de ne pas indiquer aux élèves les coordonnées permettant
d’obtenir un profil interprétable…En cas d’erreur lors de cette manipulation, on peut recommencer
rapidement grâce au menu « Courbes », en sélectionnant l’option « Extrémités ».
Vérifier dans le menu « Ecran », que l’option « profils lissés » est activée.
Effacer le fond de carte en cliquant sur l’icône correspondante (à droite de l’écran, vers le milieu).
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Afficher le profil sismique puis le profil d’âge en cliquant sur les icônes correspondantes en haut à
droite de l’écran (la profondeur des séismes, 10 km, est arbitraire : seule leur localisation par
rapport à la dorsale est à considérer).
Imprimer le travail. Découper, coller et annoter les profils. Des annotations peuvent être
apportées avant l’impression (fonction « commentaires » du menu « Légendes »).
Estimer, grâce à la courbe « âge », la vitesse moyenne de l’expansion océanique dans cette
région, au cours des 20 derniers millions d’années (vitesse = inverse de la pente de la courbe).
Convertir cette vitesse en cm par an. On obtient une ½ vitesse d’expansion (pour un côté de la
dorsale) de 1,5 cm/an, soit une vitesse d’expansion de 3 cm/an (dorsale lente).
Conclusion :
En fin d’activité, on peut demander aux élèves de rédiger une synthèse des informations récoltées.
C/ Etude de la dorsale Est-indienne
1/ Caractéristiques de la dorsale
L’observation rapide de cet autre site permettra de généraliser les caractéristiques des dorsales
tout en envisageant leur diversité morphologique et en introduisant la notion de volcanisme de
point chaud, qui pourra être ré-investie plus tard (par exemple lors d’un exercice de calcul de
vitesse à partir de l’alignement des volcans de point chaud).
Dans l’écran d’accueil, sélectionner la zone « dorsale Est-indienne ».
Sélectionner le module « BLOCS », puis « commencer un nouveau travail » (si cette option est
proposée), « TOPO.GRD », et « INDIEN.DAP » (il peut être nécessaire d’appuyer sur la touche
ESC-Echap pour afficher cette option).
Dans le menu « Ecran », activer l’option « Toponymie ».
A l’aide de la souris, déplacer les légendes afin de faciliter la lisibilité : cliquer sur un texte, puis le
déplacer en « roulant » (bouton enfoncé). Pour plus d’informations, voir volume 1 page23.
Comparer la morphologie de cette dorsale à celle précédemment étudiée.
Points communs : chaîne de montagnes sous-marine, présence de fractures ou failles
transformantes.
Différences : pas de fossé axial bien net, bathymétrie plus irrégulière, présence de 2 îles
volcaniques (= volcans de point chaud).
Quitter, puis sélectionner le module « CARTES ».
Choisir successivement « TOPO.GRD », « INDIEN.BLN », « SEISMES.DAT », « aucune ».
Dans le menu « Ecran », activer la fonction « Courbes ».
Sélectionner une équidistance de 200 m et n’afficher que les courbes entre –3000 m et + 1600 m.
Valider : on visualise alors l’axe de la dorsale.
Repérer la localisation des 2 îles volcaniques de point chaud (sur l’axe de la dorsale).
Dans le menu « Ecran », activer la fonction « Symboles ». Valider : remarquer que, comme
précédemment, l’axe de la dorsale est souligné par une intense activité sismique.
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2/ Anomalies magnétiques et vitesse d’expansion
Cette activité nécessite que les élèves connaissent les notions de paléomagnétisme et d’anomalie
magnétique. A partir de l’exemple de la dorsale Est-indienne, on présente une application des ces
études paléomagnétiques permettant d’aboutir à un calcul de la vitesse d’expansion.
Quitter le module précédent pour revenir à l’écran d’accueil. Cliquer sur l’icône du module
« Modéliser expansion océanique » (à droite en bas de l’écran : « peau de zèbre »). Choisir
« commencer un nouveau travail » si cette option vous est proposée.
Le fond de carte à l’écran permet de visualiser la dorsale Est-indienne (courbes de niveau +
séismes).
Les profils dessinés sur cette carte correspondent aux zones où des relevés magnétiques ont été
effectués selon un trajet perpendiculaire à l’axe de la dorsale.
Dans le menu « Ecran », activer la fonction « Zoom ». A l’aide de la souris (en cliquant-roulant),
sélectionner sur la carte un rectangle englobant les profils numérotés 1 et 2. Quand on lâche le
bouton de la souris, la zone agrandie apparaît à l’écran. Si nécessaire, il est possible de
recommencer grâce au menu « Ecran » : désactiver la fonction « Zoom », puis l’activer de nouveau.
Sélectionner le profil n°2 (MD0601) en cliquant sur le petit carré vert à proximité du chiffre 2 :
s’affichent alors le profil bathymétrique (avec une échelle exagérant les reliefs) et le profil
magnétique.
Dans le menu « Ecran », activer la fonction « Inversions » qui fait apparaître l’échelle des
inversions magnétiques. Afin d’adapter cette échelle au profil étudié, déplacer le curseur
« Limites » (dans la partie droite de l’écran) afin de sélectionner les âges de 0 à un peu moins de 5
Ma (par exemple 4,81 Ma permet d’obtenir des résultats interprétables : les calculs suivants ont été
réalisés pour cette valeur).Valider. Le travail peut éventuellement être imprimé à ce stade (avec ou
sans commentaires supplémentaires).
Double-cliquer sur le trait vertical en pointillés verts afin de le sélectionner. En maintenant le
bouton de la souris enfoncé, on peut déplacer cet axe : les coordonnées (x = distance en km, et t =
âge en Ma déterminé grâce à l’échelle des anomalies magnétiques) s’affichent dans un rectangle
gris en bas à droite de l’écran.
On peut alors proposer aux élèves les questions suivantes (éléments de réponse en italique) :
a) Déplacer l’axe en pointillés afin de le positionner à la coordonnée t = 0 Ma. Relever la
valeur correspondante de x (on trouve x = 222,28 km). Grâce au profil bathymétrique,
justifier que cette position correspond à l’axe de la dorsale (on peut attendre le mot
« symétrie »).
b) Attribuer une signification aux 2 couleurs (bleu et gris) de l’échelle des anomalies. (En
bleu : anomalies positives, c’est-à-dire champ magnétique terrestre orienté comme
actuellement à t = 0 Ma. En gris : anomalies négatives).
c) Constater, sur le profil observé, la présence de part et d’autre de l’axe, d’un « pic vers le
bas » à l’époque de la plus récente période d’anomalie négative. En utilisant l’axe en
pointillés, relever les coordonnées x et t de ces pics de chaque côté de l’axe de la dorsale.
(on trouve à gauche x =183,29 km pour t = 0,84 Ma, et à droite x = 256,28 km pour t =
0,74 Ma)
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d) Calculer la ½ vitesse d’expansion de chaque côté de la dorsale (on trouve 4,6 cm par an).
Pourquoi peut-on parler de dorsale à « fonctionnement symétrique » ? (vitesse identique de
part et d’autre). Comparer la vitesse globale de cette dorsale (9,2 cm par an) à celle de la
dorsale médio-atlantique précédemment étudiée (dorsale Est-indienne plus rapide).
e) Que proposez-vous de faire pour savoir si cette dorsale a eu un fonctionnement
« constant » au cours du temps ? (refaire le même type de calcul à partir de terrains plus
anciens, plus éloignés de l’axe de la dorsale).