Correction prépabac novembre 2015

PARTIE I :
QUESTION N°1 :
Introduction:
Au début du 20 éme siècle, le géologue Suess défend la théorie de la contraction terrestre pour expliquer l'existence des continents et
des océans. Pour lui, et de nombreux géologues, la surface de la Terre s'est contractée comme une pomme créant des creux et des bosses ,
les zones continentales et les zones océaniques.
Comment les connaissances actuelles sur la croûte terrestre permettent d’invalider le modèle proposé en 1907?
1er argument: Composition chimique de la croûte terrestre
La croûte continentale est constituée de granite alors que la croûte océanique est composée de gabbros et basaltes . Or le modèle de
1907 suppose que la croûte terrestre a une composition uniforme .
Le granite est une roche magmatique plutonique grenue dont la densité (2,7) est inférieure à celle de la péridotite, du basalte et du gabbro
(roches constitutives de la lithosphère océanique). On peut observer plusieurs types de minéraux comme le quartz, la biotite (ou mica
noir) et les feldspaths (orthose, plagioclase).
2eme argument: Épaisseur de la croûte terrestre
La croûte océanique et la croûte continentale n’ont pas la même épaisseur, la seconde étant plus épaisse que la première: 30 km de
profondeur en moyenne pour la croûte continentale pour 7km d'épaisseur en moyenne pour la croûte océanique . Or le modèle de
1907 suppose que la croûte terrestre a une épaisseur uniforme.
Par l'étude des ondes sismiques P et PmP (sismique réflexion), on peut estimer la profondeur de la discontinuité de mohorovicic (Le
Moho est l'interface entre la croûte et le manteau lithosphérique) sous les continents. Sa profondeur moyenne est de 30 km et peut
atteindre plus de 60 km par endroits sous les chaînes de montagnes . Ainsi au relief que sont les chaînes de montagnes (Alpes,
Pyrénées, Himalaya) correspond en profondeur une importante racine crustale .
3eme argument: Age de la croûte terrestre
La croûte océanique a un âge de moins de 200 ma car elle disparaît par subduction .
Or le modèle de 1907 suppose que la croûte terrestre ne disparaît pas (en particulier par subduction).
Conclusion: Comme la croûte terrestre est composée de 2 croûtes ayant une composition chimique, une épaisseur et un âge différents, on
peut donc dire que les connaissances actuelles invalident le modèle proposé en 1907.
QUESTION N°2 :
Les différentes étapes qui mènent à la formation d’une chaîne de montagnes de collision, telle que les Alpes ou l’Himalaya sont:
1) Disparition par subduction de la lithosphère océanique qui séparait initialement les 2 lithosphères continentales. Cette subduction est
attestée sur le terrain par la présence d'ophiolite et de sédiments marins qui sont les vestiges métamorphisés des successions des
roches de la lithosphère océanique ancienne. Présence aussi d’anciennes marges continentales passives : ces blocs basculés anciens
sont identifiables dans les Alpes et peuvent être recouverts de sédiments pré-rifts, syn-rifts et post-rifts.
2) Collision de ces 2 lithosphères continentales qui s'accompagne d'un épaississement qui résulte d’un raccourcissement et d’un
empilement des matériaux de la partie supérieure de la croûte continentale: il se forme en surface un relief positif, la chaîne de
montagnes.
Raccourcissement et empilement sont attestés par:
- des indices tectoniques : plis, failles, nappes de charriage
Les failles de type inverses sont un indice de déformation cassante des roches. Elles traduisent un raccourcissement local. Les plis
affectent les séries (couches) sédimentaires et témoignent d’une déformation souple . Les chevauchements et nappes de charriage :
au niveau de certaines failles inverses, les contraintes sont telles que les blocs finissent par se superposer : c’est un
chevauchement. La formation de chevauchement d’une taille de l’ordre du kilomètre correspond à une nappe de charriage.
PREPABAC - NOVEMBRE 2015

- des indices pétrographiques : le métamorphisme qui se caractérise par:
Dans les chaînes de montagnes, on trouve également des roches métamorphiques témoignant d’un enfouissement et de de la
lithosphère. Le métamorphisme se caractérise par:
- une orientation des minéraux due à un étirement : l'alternance de petits lits clairs et de fins niveaux plus sombres par exemple
chez le gneiss .
- des transformations minéralogiques à l’état solide en fonction des conditions de pression et de température: apparaissent des
minéraux dont le domaine de stabilité correspond à des pressions importantes : Glaucophane, grenat , Jadéite et coésite.
Dans certains cas, l’enfouissement est tel que l’on peut observer des traces de fusion partielle (anatexie). C’est le cas de la migmatite
qui est le résultat de la fusion partielle d’un gneiss.
3) Subduction continentale : l’une des deux lithosphères continentales, celle autrefois fixée à la croûte océanique en subduction subduit
sous l’autre lithosphère continentale. L'empilement de nappes dans la zone de contact entre les deux plaques provoquent une
augmentation de la pression: apparition de minéraux de UHP (Coésite).
Les matériaux océaniques et continentaux montrent les traces d'une transformation minéralogique à grande profondeur au cours de la
subduction:
- Lors de la subduction la pression augmente plus fortement que la température. Apparaissent des minéraux dont le domaine de stabilité
correspond à des pressions importantes : Glaucophane, Grenat, Jadéite et coésite.
Pour la subduction océanique , apparaissent les métagabbros à glaucophane (ou schistes bleus ) et métagabbros à grenat et jadéite
(éclogite ).
Pour la subduction continentale apparaissent la coésite , forme de très haute pression témoin du blocage de la subduction continentale
et de la suture entre les 2 plaques continentales. Tandis que l'essentiel de la lithosphère continentale continue de subduire, la partie
supérieure de la croûte s'épaissit par empilement de nappes dans la zone de contact entre les deux plaques.
PARTIE II-1/

PARTIE II-2 obligatoire
Introduction :
Par l’étude de la propagation des ondes sismiques des enveloppes de la Terre, a été mis en évidence le MOHO : c’est une interface entre
la croûte et le manteau lithosphérique. On a longtemps pensé que ce Moho ne pouvait être à une profondeur supérieure à 30 km sous
les continents.
Quels sont les deux arguments qui amènent à montrer que la croûte continentale puisse avoir une épaisseur supérieure à 30km ?
Analyse doc.1 : ce document présente une carte de l’Est de la France montrant les isobathes du Moho en km sous les Alpes et les
Pyrénées (=de la transition croûte-manteau.). On observe au niveau des alpes :
•Au niveau de la zone d’Ivrée, le Moho a une profondeur de 60 km
•Au niveau des Pyrénées, le Moho peut atteindre 40 km de profondeur.
•Le massif de Dora Maira se situe dans une zone où le Moho a une profondeur de 50km .
Conclusion : Le Moho, zone de transition entre la croûte et le manteau, se trouve à des profondeurs supérieures à 30 km sous les Alpes.
Analyse doc.2 : l’observation microscopique de la quartzite du massif de Dora Maira prélevée en surface montre :
- Qu’il y a 3 minéraux présents : le grenat, le quartz, la coésite
- Que la disposition de ces minéraux est particulière :
•Le quartz forme une auréole autour de la coésite. Ce quartz peut se transformer en coésite : la formation du quartz est donc
antérieure à celle de la coésite.
•Les cristaux de grenat dans lequel se trouve l'inclusion mixte de quartz et de coésite présentent de nombreuses fractures
rayonnant autour des inclusions. La formation du quartz est postérieure à celle du grenat.
•La coésite est une inclusion dans le grenat : sa formation est postérieure au grenat .
Cela nous montre que l’ordre d’apparition des minéraux est la suivante : grenat, quartz et coésite.
Analyse doc.3: ce diagramme présentant la Pression/température et le domaine de stabilité de certains minéraux montrent que :
•Le quartz est stable pour des températures inférieures à 800 °C, pour une pression de 25kb , ce qui correspond à une profondeur
de 100km
•La coésite est un minéral stable pour des températures pouvant aller jusqu’à et une pression de 25 à 125 kb pour un profondeur
allant de 150 à 400 km de profondeur.
•De plus, on sait que les conditions de stabilité du grenat ne se trouve que dans des conditions de forte pression supérieur à , ce
qui correspond à une profondeur de plus de de profondeur.
•Ainsi, si on retrouve dans une roche de la coésite, cela signifie que cette roche sédimentaire a pu se trouver à une profondeur de
plus de 50km.
On constate donc que les conditions de pression et de température subies par la quartzite ont évolué. La transformation chimique ce celle-
ci à l’état solide a permis l’apparition du quartz , stable à plus haute pression et température, en inclusion dans le grenat. Puis ce quartz
se transforme en un autre minéral, la coésite stable dans des conditions de pression et de température encore plus élevées .
Cette augmentation de la pression permet d’identifier les profondeurs auxquelles la quartzite a été portée : la roche se situait à une
profondeur de 50 km puis allant à 100km puis à une profondeur jusqu'au moins 140 km. Cette roche sédimentaire a donc subit un
enfouissement , lors de la subduction continentale , jusqu’à 150 km de profondeur.
Conclusion :
Les 2 arguments qui amènent à montrer que la croute continentale puisse avoir une épaisseur supérieure à 30km sont :
Argument bathymétrique : dans les Alpes, le Moho se trouve à une profondeur allant jusqu’à 60 km

Argument pétrographique : si on retrouve dans une roche des minéraux de hpbt (grenat, coésite), cela signifie que la roche
sédimentaire s’est retrouvée au-delà de 50 km de profondeur. Donc que le Moho a eu une profondeur supérieure à 30km de profondeur.
La roche a été retrouvée en surface, il faut penser à présenter un trajet de retour à la surface pour la roche: en remontant, la pression et la
température diminuent: la coésite se transforme en quartz puis on a de nouveau du grenat.
Schéma bilan montrant où c'est formé la coésite et l'emplacement du MoHo lors d'une subduction continentale:
PARTIE II-2/ SPECIALITE
Tout système vivant échange de la matière et de l'énergie avec ce qui l'entoure. Il est le siège de couplages énergétiques.
- La cellule chlorophyllienne des végétaux verts effectue la photosynthèse grâce à l'énergie lumineuse. Le chloroplaste est
l'organite clé de cette fonction. La phase photochimique produit des composés réduits RH2 et de l'ATP. La phase chimique
produit du glucose à partir de CO2 en utilisant les produits de la phase photochimique.
- La plupart des cellules eucaryotes (y compris les cellules chlorophylliennes) respirent : à l'aide de dioxygène, elles oxydent la
matière organique en matière minérale.
Petit récapitulatif des notions du cours:
La phase photochimique et la phase non photochimique de la photosynthèse doivent être bien connues en particulier les
interactions entre les deux phases. Si la phase photochimique permet l'entrée d'énergie dans les cellules grâce à la chlorophylle
et sa conversion en énergie chimique (sous forme d'ATP), elle s'accompagne aussi d'un ensemble de réactions d'oxydo-