Corrigé du sujet pour la Nouvelle Calédonie 2016

Exercice 1 : Isua, un des berceaux de la vie terrestre ? Eléments de correction
Forme respectée
Question 1 : à partir des données concernant la formation actuelle des serpentinites,
formuler une hypothèse sur le contexte de formation de celles retrouvées à Isua
Doc 2a , 2b, 3a, 3c :
Les serpentinites se forment par hydratation de la lithosphère, soit au voisinage des fosses
océaniques, soit dans celui des dorsales.
Les serpentinites de la fosse des Mariannes se forment dans un contexte de subduction :
l'eau de mer pénètre la lithosphère océanique et réagit avec certains minéraux formant ainsi la
serpentine qui remonte sous forme dans des boues hydrothermales au niveau de « volcans ».
Les serpentinites de la dorsale de Gakkel se forment au sein même de la lithosphère océanique nouvellement formée à la dorsale. Les serpentinites d’Isua se sont donc elles aussi certainement formées par hydratation des péridotites du manteau.
Doc 5 :
Les rapports isotopiques des serpentinites d'Isua sont :
- similaires (pour partie) à ceux de serpentinites actuelles formées dans la fosse des Mariannes (concordance des rapports isotopiques entre -0,25 et 0).
- distincts de ceux formés près de la dorsale de Gakkel,
On peut émettre l’hypothèse que les serpentinites d'Isua proviennent du même processus de formation que les serpentinites actuelles de la fosse des Mariannes.
Doc 6 :
La formation de serpentinites est associée à des systèmes hydrothermaux. D'après ce tableau, dans la fosse des Mariannes la serpentinisation est associée à la formation de volcans
de boue dont les fluides hydrothermaux présentent des caractéristiques particulières : température entre 150 et 200°C, pH élevé de 9 à 12, forte quantité de CO2. Les serpentinites
d'Isua se rapprochant de celles des Mariannes, on peut supposer qu'elles étaient dans des
conditions de température, d’acidité et de composition chimique de même ordre
Question 2 : préciser en quoi ce contexte a pu favoriser l’émergence de la vie
Doc 3b :
Les réactions de serpentinisation d'une péridotite produisent du dihydrogène H2 à partir du
pyroxène et du méthane CH4 à partir de l’olivine
Doc 6 : Les serpentinites d'Isua se sont formées dans un système hydrothermal riche en CO2.
Doc 4 :
La serpentine est organisée en feuillets, ce qui ménage des espaces interstitiels où peuvent
se fixer les molécules et les confinent permettant ainsi de favoriser les réactions chimiques
entre elles.
Doc 6 :
Les serpentinites d'Isua s'étant formées dans un contexte similaire à celui des volcans de boue
de la fosse des Mariannes, on peut supposer que la température était comprise entre 150 et
200°C et que le pH était compris entre 9 et 12 (pH basique).
Doc 1 :
L'apparition de la vie nécessite ces mêmes conditions physico-chimiques qui ont (peutêtre) présidé à la formation des serpentinites d’Isua
=> on peut donc envisager globalement que les conditions de formation et la présence
même des serpentinites à Isua ont pu permettre la succession de réactions chimiques
qui ont prévalu à l’apparition de la vie : méthane ! acides aminés et bases azotées !
protéines, acides nucléiques ! ! ! cellule pouvant produire son énergie grâce à la
présence de CO2, CH4…
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Exercice 2 : Fausse plage !
PROPOSITION DE CORRIGÉ
- COHÉRENCE DE LA DEMARCHE Démarche explicative
cohérente
Démarche explicative
maladroite
Démarche inexistante ou
erronée
- ÉLÉMENTS SCIENTIFIQUES Mise en relation
logique et
précise d'un
nombre suffisant
de données
documentaires
dans un texte
explicatif
cohérent et bien
construit
Mise en relation
correcte d'un
nombre suffisant
de données
documentaires
dans un texte
explicatif
maladroitement
construit
10
8
Mise en relation imprécise d'un
nombre suffisant d'éléments
scientifiques extraits des
documents
6
Mise en relation
erronée ou
aucune mise en
relation
explicative de
quelques
éléments
scientifiques
partiels, extraits
des documents
2
aucun élément
scientifique
0
Éléments de réponse attendus
Saisie des données documentaires pertinentes :
– Documents 1, 2, 3 et 5 – La zone parcourue par l'automobiliste pour rejoindre ses amis est une zone
–
–
–
–
littorale, formée de divers types de roches sur lesquelles se développe un type dominant de sol : le sol
ferrallitique. Cette zone littorale est occupée par des formations blanchâtres, d'aspect sableux.
Documents 3 et 4a – Les formations blanchâtres sont formées de sable siliceux, qui ne fait pas
effervescence avec l'acide chlorhydrique (absence de calcite) et qui est composé de grains de quartz
millimétriques, aux bords anguleux, indice d’une absence ou d’un très faible transport.
Documents 4a et 4b – Le sable des formations blanchâtres ne ressemble pas à celui échantillonné sur la
plage de Rémire-Montjoly qui lui fait effervescence avec l'acide chlorhydrique (présence de calcite) et qui
présente des grains aux bords émoussés et contient des débris de coquille.
Document 6 – Il semble exister une continuité topographique entre les formations blanchâtres et le sol
ferrallitique.
Document 7 et 8 – Le sol ferrallitique présente en fonction de la pente un appauvrissement en oxydes de
fer et en argiles.
Mise en relation des données :
1- Le sable des formations blanchâtres qui dominent le paysage entre Iracoubo et Saint-Laurent du Maroni
apparaît pur, uniquement constitué de grains de quartz. Il ne contient aucun reste de coquilles et ses bords
anguleux montrent qu'il n'a pas été roulé par les vagues. Il ne peut donc pas s'agir d'un sable marin et les
formations blanchâtres ne sont pas les restes d'une mer ancienne.
2- Le sable des formations blanchâtres apparaît en continuité avec les formations rouges qui sont des sols
ferrallitiques. On peut penser que le sable des formations blanchâtres dérive des sols rouges ferrallitiques
par migration latérale de matériaux et conservation du quartz en bas de pente. Les formations blanchâtres
sont donc aussi des sols.
Exercice 3 : D'intrigants dépôts de sel dans la Vallée de la Mort - Barème
Corrigé
Q
1
Q
2
Les failles visibles en coupe sur le document 5 sont des failles normales.
Elles traduisent une tectonique en extension de la croûte continentale de la
Vallée de la Mort. Le fond de la Vallée correspond à un compartiment
effondré, séparé par les failles normales des bords relevés qui constituent
les points hauts de la région. Le jeu des failles normales permet donc
d'expliquer le contraste d'altitude observé. L'origine des reliefs est donc ici
tectonique. Remarque : on peut parler de relief conforme.
Point
s
2
Le volume d'eau total représenté par les pluies dans tout le bassin versant
de la Vallée de la Mort en moyenne par an peut être estimé par la
superficie du bassin multiplié par la hauteur de précipitations moyenne :
5 cm/an × 23 000 km2 = 0,00005 km/an × 23 000 km2 = 1,15 km3/an
Hauteur d’eau accumulée dans la vallée : 1,15 / 7800 = 14,75 cm/an
2,5
L'évaporation moyenne théorique dans la Vallée est de 3 m/an contre
seulement 14,75 cm/an d’accumulations moyennes (20 fois moins). L'eau
accumulée va donc totalement s'évaporer
L'eau de pluie ne contient que très peu d'éléments dissous, mais va
ruisseler sur les roches de la croûte terrestre et dissoudre certains
éléments de ces roches. Elle va ainsi pouvoir se charger, en particulier, en
ions Na+ et Cl- car ces éléments sont présents dans les roches de la croûte
terrestre, bien qu'en proportion relativement faible (respectivement 2,3 % et
0,05 %)
Q
3
Q
4
Q
5
En supposant que le volume d'eau total qui ruisselle chaque année dans la
Vallée de la Mort est d'1 km3, et que cette eau contient 20 mg/l des ions
Na+ et Cl-, on peut calculer la quantité totale de ces ions apportée au fond
de la vallée par les eaux de ruissellement chaque année :
1 km3 × 20 mg/l = 1 km3 × 2 × 1011 mg/km3 = 2 × 1011 mg = 200 t de chacun
de ces ions.
Ces éléments dissous vont rester au fond de la vallée lors de l'évaporation
des lacs temporaires, puisque l'évaporation exporte uniquement de l'eau
pure sous forme de vapeur. Ils vont alors se déposer selon l'équation : Na+
(aq) + Cl (aq) => NaCl (s)
Exemple de schéma-bilan de l'origine des sels déposés dans la Vallée de
la Mort
2,5
1
2