Fiche TP - SVT - 4ème - Modélisation des phénomènes

Pierron - SVT
Fiche professeur - 4e
CSVT54
Activité 54 : Modélisation des phénomènes associés à la
convergence au niveau d’une fosse océanique
1. EXTRAITS REFERENTIELS DU BO
Partie : L’activité interne du globe
Connaissances
Capacités déclinées dans une situation
d’apprentissage
Exemples d’activités
Les variations de la vitesse des ondes sismiques en
profondeur permettent de distinguer la lithosphère
de l’asthénosphère.
Exprimer le résultat d’une recherche : schématiser
sur un planisphère, sur une représentation
cartographique des mouvements aux limites
de
plaques.
Analyse de documents concernant la théorie
de Wegener. [Histoire des sciences]
Identification des mouvements de part et
d’autre des frontières des plaques sur un
planisphère, à partir de données GPS.
Mise en relation de l’existence de fosses, de
séismes profonds avec l’enfoncement de la
lithosphère océanique, à partir de cartes, de
schémas,
ou
de
logiciels
de
visualisation.[B2i]
Utilisation de maquettes montrant le
mouvement des plaques.
Reconstitution du déplacement d’une masse
continentale, de la disparition d’un océan et
de la formation d’une chaînes de montagnes,
à partir de cartes et de schémas ou de
logiciels de visualisation.[B2i]
Observation de déformations des roches à
l’échelle de l’affleurement.
Réalisation de maquettes reproduisant ces
déformations.
La partie externe de la Terre est formée de plaques
lithosphériques rigides reposant sur l’asthénosphère
qui l’est moins.
Exprimer le résultat d’une recherche : réaliser un
schéma fonctionnel de la partie externe de la Terre.
Les plaques sont animées de mouvements qui
transforment la lithosphère (formation de chaînes de
montagnes, déplacement des continents, ouverture
et fermeture des océans).
Observer, questionner, argumenter, modéliser de
façon élémentaire afin de relier les mouvements des
plaques à l’ouverture et à la fermeture d’un océan
jusqu’à la formation d’une chaîne de montagne.
A raison de quelques centimètres par an, les plaques
se forment et s’écartent à l’axe des dorsales.
Elles se rapprochent et s’enfouissent au niveau des
fosses océaniques.
L’affrontement
des
plaques
engendre
des
déformations de la lithosphère et aboutit à la
formation de chaînes de montagnes.
2. PLACE DE L’ACTIVITE DANS UNE PROGRESSION
Chapitre VI : Comment les plaques sont-elles délimitées?
Chapitre VII : Comment comprendre les mouvements des plaques et leurs
conséquences ?
1.Comment comprendre les mouvements des plaques au niveau des fosses océaniques
(zones de rapprochement) ?
Activité : Modélisation des phénomènes associés à la convergence au niveau d’une fosse
océanique
2.Comment comprendre les mouvements des plaques au niveau de l’axe des dorsales
océaniques (zones d’écartement) ?
3.Quelles sont les conséquences du mouvement des plaques pour les océans et les
continents au cours des temps géologiques ?
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3. PRESENTATION DE L’ACTIVITE
- Objectifs de connaissances :
• Plaques ; convergence ; fosse océanique; fermeture d’un océan ; modèle
- Objectifs méthodologiques et/ou technologiques :
• Utiliser un modèle dans le but de proposer une hypothèse explicative (Raisonner)
- Liste du matériel :
Environnement proposé pour une introduction de l’activité (données initiales):
- Planisphère en relief Réf 17036 (voir photo ci-dessous)
Par poste de travail :
- Modèle « Age du fond des océans » Réf 15475 (voir photo ci-dessus)
Environnement proposé pour une généralisation des observations réalisées :
- Caméra Didacam Réf 03743
- Vidéoprojecteur (ou à défaut écran télé)
- Sites Internet : animations fermeture d’un océan : par exemple celle disponible en ligne sur le site :
www.biologieenflash.net/sommaire.html (intitulée « la subduction ») ou celle du site
http://rolenet.free.fr/svt ...
un exemple de modélisation analogique de la subduction par des géologues : voir l’article illustré mis
en ligne sur le site Planet-Terre de l’ENS-Lyon (http://planet-terre.ens-lyon.fr )par Benoit Urgelli
d’après une conférence de Laurent Jolivet (Université Jussieu, Paris) et Claudio Faccenna (Università
degli Studi Roma Tre)
http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-subduction-sansconvergence.xml
- Fiche technique
Voir fiche fournie avec le modèle « Age du fond des océans »
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-
Intégration pédagogique :
1. Après avoir montré l’existence de plaques lithosphériques animées de mouvements de
rapprochement ou d’éloignement, on se propose ici de modéliser l’enfouissement des plaques
au niveau des fosses océaniques. Le choix de traiter la « subduction » avant l’ « accrétion » est
à mettre en lien (sans que cette précision soit exigible voire même explicitée suivant le niveau
de la classe) avec le fait que les géologues ont montré que dans la réalité c’est l’enfoncement
de la plaque au niveau des fosses océaniques de par la différence de densité avec
l’asthénosphère sous-jacente qui « tire » cette plaque (pour 80%) et engendre ainsi
l’accrétion…
2. Le TP peut être initié à partir :
- du rappel de la comparaison des données GPS ayant permis de mettre en évidence la relation
« limites de plaques en convergence et fosse océanique », en utilisant par exemple un
planisphère montrant le relief et les mouvements des plaques à leur limites (voir photo cidessous);
- de la comparaison de coupes perpendiculaires aux fosses océaniques avec la localisation des
foyers des séismes (voir manuel)
3. La phase de critique du modèle pourra utilement revenir sur la durée des phénomènes
géologiques.
4. En fonction du nombre de modèles disponibles, on peut imaginer un TP « en mosaïque » avec
les autres TP de cette leçon : chacun des groupes ayant alors un compte-rendu à rédiger
(reprenant le titre du TP, son objectif, la description de ce qui a été fait, l’hypothèse explicative
proposée mais aussi différences modèle/réalité repérées) ; un groupe choisi présente le travail à
la classe pour chacun des TP (une Didacam reliée au vidéoprojecteur assurant à tous la bonne
vision des données présentées).
5. Une synthèse du modèle explicatif de l’enfouissement des plaques lithosphériques pourra se
faire à partir d’une animation numérique : par exemple celle disponible en ligne sur le site :
www.biologieenflash.net/sommaire.html (intitulée « la subduction ») ou celle du site
http://rolenet.free.fr/svt ...On pourra aussi montrer un modèle utilisé par des géologues
spécialistes du sujet (voir site évoqué plus haut).
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Fiche élève - 4e
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Nom :
Prénom :
Classe :
Date :
Evaluation expérimentale S.V.T.
Activité 54: Modélisation des phénomènes associés à la
convergence au niveau d’une fosse océanique
On rappelle que les données GPS ont montré un mouvement de
rapprochement de points situés de part et d’autre des fosses
océaniques (on parle de convergence): on peut donc penser que dans
cette zone des portions de plaques disparaissent de la surface du
globe.
Par ailleurs on a pu localiser les foyers des séismes profonds dans
cette zone (voir coupe fournie)
Votre objectif est de modéliser cette hypothèse de disparition des plaques au niveau des fosses
océaniques afin de mettre en relation l’existence de fosses océaniques, celle de séismes
profonds, la disparition de portions d’une plaque lithosphérique et le devenir d’un océan dans
cette zone. L’ensemble sera à présenter ensuite à la classe.
Pour ceci, vous disposez du matériel suivant :
- Modèle fourni
- Coupe montrant la localisation des foyers des séismes à proximité d’une fosse océanique (voir manuel)
1. On a pu établir la répartition des foyers sismiques à proximité de la fosse océanique sudaméricaine (voir manuel) :
a. Repérez la fosse océanique, ainsi que les deux plaques (plaque Nazca et plaque sud-américaine)
qui se rapprochent l’une de l’autre dans cette zone.
b.Décrivez la répartition des foyers des séismes en allant de l’Ouest vers l’Est.
2. En utilisant le modèle fourni, modélisez la disparition de portions de la plaque Nazca :
- Etablissez la correspondance entre le modèle et la réalité géologique en ajoutant les légendes
suivantes au schéma du modèle (étape 1): « zone représentant la fosse océanique, « élément
représentant le continent sud-américain », « élément représentant l’Océan Pacifique » ; « élément
représentant la plaque Nazca », « élément représentant la plaque sud-américaine » ; et en ajoutant des
flèches représentant le mouvement de ces deux plaques ;
- Pour agir sur le modèle, placez l’une des plaques bleues complètement à gauche du modèle, (cette
plaque ne représente aucune structure dans l’exemple choisi) , placez l’autre plaque bleue au milieu
du modèle et repliez la feuille plastique sous cette plaque ( cette partie repliée ne correspond à
aucune structure) puis tirez progressivement sur la feuille plastique pendante vers le bas ;
- Comparez le modèle au fur et à mesure de son utilisation avec la coupe montrant la répartition des
foyers sismiques.
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3 .Rédigez un compte-rendu de votre travail en précisant l’hypothèse de disparition d’une plaque
lithosphérique dans une zone de fosse océanique :
- en complétant les schémas suivants (étapes 2 à 3) par les légendes évoquées précédemment ;
- en ajoutant un court texte en dessous expliquant la disparition d’une plaque dans une zone de
fosse océanique et la relation avec les foyers sismiques observés dans cette zone ;
- en relevant les différences entre ce modèle et la réalité des phénomènes géologiques qu’il permet de
mieux comprendre.
Etape 1 :
Etape 2 :
Etape 3 :
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FICHE ELEVE CORRIGÉE
Activité 54 : Modélisation des phénomènes associés à la
convergence au niveau d’une fosse océanique
1. Décrivez la répartition des foyers des séismes en allant de l’Ouest vers l’Est :
La profondeur des séismes augmente en allant de la fosse océanique vers l’est : elle passe de
quelques km à près de 400 km de profondeur.
2. En utilisant le modèle fourni, modélisez la disparition de portions de la plaque Nazca :
Voir photos ci-après
3. Rédigez un compte-rendu de votre travail en précisant l’hypothèse de disparition des plaques
lithosphériques en relation avec la formation de séismes :
Voir schéma ci-après
- En ajoutant un court texte en dessous ;
L’utilisation de ce modèle permet de visualiser l’hypothèse expliquant la disparition des
plaques lithosphériques : au niveau des fosses océaniques, l’une des plaques s’enfonce dans
l’asthénosphère sous-jacente en provoquant des séismes. Ce phénomène engendre aussi la
fermeture d’un océan.
- en relevant les différences entre ce modèle et la réalité des phénomènes géologiques qu’il permet de
mieux comprendre.
Vitesse des mouvements
Matières
Volumes déplacés
Matériau présent sous les
plaques
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modèle
cm/ s
plastique
cm3
air
réalité
cm/an
roches
milliers de km3
Roches essentiellement
solides constituants
l’asthénosphère
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Etape 1 :
zone représentant
la fosse océanique
élément représentant l’Océan Pacifique
élément représentant le continent sud-américain
élément représentant
la plaque Nazca
élément représentant
la plaque sud-américaine
Etape 2 :
Etape 3 :
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PISTES D’EVALUATION pour la capacité : « Utiliser un modèle dans le but de
comprendre une hypothèse explicative (Raisonner) »
CRITERES DE REUSSITE
RESULTATS
Prise en compte des données réelles (carte)
Schématisation en début de modélisation
Schématisation des étapes 2, 3 et 4 de la
modélisation
Formulation d’une hypothèse explicative
Comparaison du modèle avec la réalité
TOTAL
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BAREME
2
2
2
2
2
10
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