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Préparation Agrégation interne SVTU 2012/2013 François Maricourt Magmatisme des zones de subduction (Terminale S) Leçon : Activités pratiques et travail de classe Cadre programme : thème 1B : le domaine continental et sa dynamique – 1B3 : le magmatisme en zone de subduction Comprendre les caractéristiques de la croûte continentale et sa dynamique à travers son activité magmatique dans les zones de subduction. importance de l'activité magmatique des zones de subduction importance dans la production de lithosphère continentale Acquis : école élémentaire / culture générale : existence de volcans et d'un volcanisme actuel et ancien 4ème : volcanisme, manifestations volcaniques, répartition des volcans, origine profonde du magma … remarque : le plutonisme n'est pas évoqué Plan envisagé : 1. les roches magmatiques des zones de subduction et leur diversité comment expliquer la formation de roches magmatiques dans ces zones ? 2. l'origine du magmatisme : relation métamorphisme et magmatisme comment expliquer l'existence d'une diversité de roches magmatiques dans ces zones ? 3. la diversité des roches magmatiques : évolution du magma et conditions de refroidissement quelle est l'importance de l'activité magmatique dans la dynamique de la lithosphère continentale ? 4. production de la lithosphère continentale et part du magmatisme Choix : très vaste thème donc bcp de TP et activités possibles on privilégie les TP basés sur du concret (observations échantillons et lames), approche importante en géologie on essaie également de proposer des activités faisant appel à des compétences variées : observations (poste 1); mise en relation de données (composition, expérience analogique, solidus) (poste 2); modélisation et confrontation au réel (poste 3); approche quantitative (poste 4). remarques : on ne traitera donc pas ici du dynamisme éruptif . Poste 1 : les caractéristiques du magmatisme de subduction matériel : échantillons/lames minces andésite, granodiorite, granite + microscopes géol + tableau composition minéralogique et chimique (ou alors logiciel Minusc) OC : déterminer la nature et la composition minéralogique/chimique de certaines roches volcaniques et plutoniques identifiables dans les zones de subduction; montrer qu'il existe les deux types de roches magmatiques et que ces roches ont une composition minéralogique différente (composition andésitique ou granitique) OM : utilisation d'un mode d'observation, d'une clé d'identification minéralogique; mise en relation avec des données moléculaires (éventuellement utilisation d'une base de données moléculaires : minusc) Activités proposées : 1. réalisation d'observations macroscopiques et microscopiques des échantillons et lames 2. identification des minéraux essentiels des roches et de leur structure 3. détermination de leur composition chimique 4. conclure et envisager une explication à la diversité Questionnement élève : Dans les zones de subduction, il est possible de retrouver des échantillons de roches variées, telles que des andésites, des granodiorites ou des granites. Préparation Agrégation interne SVTU 2012/2013 François Maricourt On cherche à déterminer leur composition minéralogique et chimique et à mettre en évidence d'éventuelles différences portant sur leur structure et/ou leur composition chimique 1. pour deux des trois roches présentées (andésite + granodiorite ou granite), réaliser l'observation de l'échantillon et de la lame mince correspondante afin de pouvoir identifier les minéraux majeurs. Appeler l'enseignant pour vérifier l'identification Ressource : fiche d'identification des minéraux + rappels du fonctionnement d'un microscope géologique Aide : en cas de difficulté, fournir aux élèves la composition minéralogique et leur demander de retrouver les minéraux sur la lame. 2. exploiter les résultats de l'observation et les données sur la composition chimique, pour déterminer les composants chimiques majeurs de ces roches; organiser votre réponse sous la forme d'un tableau comparatif Consignes : critères de réussite pour le tableau à construire et compléter andésite structure microlithique Minéraux majeurs Plagioclases, amphiboles Composition chimique granodiorite grenue granite grenue pyroxènes, Plagioclases, Orthose, amphiboles, Orthose, Quartz, micas micas SiO2 moyen; FeMg moyen, CA ++ richesse en H20 idem SiO2 , K2O, NaO :++ 3. conclure quant à la diversité des roches magmatiques produites dans les zones de subduction Existence d'une diversité de structure, de minéralogie et donc de chimie … Insister sur l'importance quantitative de la teneur en H20 (notion exploitée au poste 2) 4. envisager une explication à la diversité éventuelle des roches observées dans ces régions Indique des conditions de refroidissement différentes et un magma différent …. Critiques/difficultés probables : réalisation des observations : que faut-il observer et comment utilise-t-on le microscope de manière pertinente (réglages ….) conditions d'observation et d'utilisation du matériel : travail généralement par binome, inadapté pour l'acquisition de méthodes d'observation difficulté pour réaliser les déterminations (qualité de l'échantillon ….); d'où la possibilité d'une aide Poste 2 : les conditions de formation du magma dans les zones de subduction matériel : graphique P°/T° avec géotherme et solidus; logiciel Minusc; modèle de la subduction avec roches métamorphiques (notion vue précédemment dans le programme); vidéo montrant le rôle de “fondant” joué par l'eau. OC : déterminer l'existence d'une relation entre les réactions de déshydratation qui accompagnent le métamorphisme et la formation du magma par fusion de péridotites hydratées. OM : exploiter différentes données et les mettre en relation pour élaborer un scénario de formation du magma dans les zones de subduction. Activités proposées : formation aux épreuves de l'ECE 1. proposer une problématique : “comment expliquer la formation “régulière” de magma issu de la fusion des péridotites du manteau dans les zones de subduction ? ” 2. proposer un document ressource “l'eau et son rôle de fondant” 3. envisager une hypothèse explicative et une démarche de recherche 4. proposer les différentes ressources : ressource Minusc (composition chimique), modèle de la subduction (position des roches le long du plan de W-B), diagramme de stabilité des minéraux. Préparation Agrégation interne SVTU 2012/2013 François Maricourt 5. Mettre en relation ces données pour répondre à la problématique et élaborer un document récapitulatif (subduction, déshydratation, fusion péridotites, formation magma). Critiques/difficultés probables : notion compliquée !!! * Poste 3 : la diversité des magmas (titre à revoir ...) matériel : modèle fusion partielle (tube avec 3 graisses; bain-marie; thermomètres; température de fusion des différents composants); composition chimique des péridotites, andésites, granites; mécanisme d'assimilation (texte extrait de “magmatisme – Bonnin, Dunod édition) OC : déterminer l'origine de la différence chimique entre péridotites et andésites (fusion partielle) et entre andésites et granites (assimilation) OM : utiliser un modèle (réaliser une simulation; le confronter au réel) pour comprendre le mécanisme de fusion partielle; faire preuve d'esprit critique; mettre en relation des données Activités proposées : on cherche à déterminer si la fusion partielle des péridotites peut expliquer la différence entre composition des péridotites et composition du magma andésitique. 1. Utiliser le modèle fusion partielle : on précise ce qu'est la fusion partielle et on fait fonctionner le modèle; exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème posé en confrontant ces résultats aux données de terrain. Aides : 1). orienter les élèves sur la composition de la fraction liquide, composition différente de la '”solution initiale solide” - 2). mettre en parallèle “tube solide : péridotites d'origine” et “fraction liquide : magma produit” 2. Indiquer des critiques / au modèle utilisé 3. Exploiter les données du texte (assimilation) 4. Réaliser un schéma bilan. Poste 4 : la production de roches plutoniques matériel : données quantitatives (cf graphique Sciences de la Terre et de l'Univers;page 488) OC : déterminer l'importance du magmatisme dans la production de la lithosphère continentale OM : utiliser un tableur et exploiter des résultats Activités proposées : on cherche à déterminer la place du magmatisme dans la production de la croûte continentale et son évolution au cours du temps.
