1S ACT4 Histoire d`un modèle géologique > De la dérive des
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1S ACT4 Histoire d’un modèle géologique > De la dérive des continents à Etude de documents – calculs et l’expansion océanique > le déplacement des masses construction graphique- Raisonnement FredU/TH1-2/ACT4 lithosphériques Contexte scientifique : Il existe un contraste océans – continents marqué (croute continentale et croute océanique distinctes reposant sur un manteau supérieur). Problème : dans ces conditions, comment expliquer le déplacement des masses lithosphériques ? Activités proposées : A partir du navire océanographique « JOIDES Resolution » , une équipe réalise des forages perpendiculairement à l’axe de la dorsale. Ces forages permettent de mesurer la temp. directement dans les roches de la croûte océanique. Il est aussi possible aussi de mesurer leur conductivité thermique. A la fin de la mission en mer ils disposent des données suivantes : les temp. à 100 m et 200 m à l’intérieur de la croûte océanique et la conductivité thermique des roches pour 7 forages. Référence du forage, par rapport à l’axe de la dorsale 1 (-3500 m) Température à 100 m dans la croûte (° C) Température à 200 m dans la croûte (° C) Conductivité thermique mesurée sur un échantillon du forage (W. m-1. K-1) 2 7,00 10,00 2 (-2000 m) 7,20 10,70 2 3 (-1000 m) 7,05 13,05 2 4 (axe = 0) 7,10 22,10 2 5 (1000 m) 6,90 13,10 2 6 (2000 m) 7,02 10,48 2 7 (3500 m) 6,95 10,05 2 Gradient (K. m-1) Flux thermique (unité = ...........) par profondeur Infos : Le flux thermique correspond au produit du gradient thermique par la conductivité thermique. Le gradient thermique s’exprime en K. m-1 et la conductivité thermique en W. m-1. K-1. 1 °C = 1 K - 273,15 (K = Kelvin) 1. Déterminer l’unité du flux thermique. En s’aidant de l’unité du gradient thermique, déterminer comment on obtient sa valeur. Pour chaque forage, calculer le flux thermique. 2. Faire un graphique du flux thermique en fonction de la distance à la dorsale légendé et titré en « nuage de points reliés par une courbe » 3. Indiquer par écrit ce que montre (analyse) votre graphique, avec le DOC 1 p.134 préciser la répartition à la surface du globe des flux thermiques 4. La chaleur interne ainsi dissipée par ces flux thermiques a pour origine essentielle la désintégration de certains isotopes radioactifs. La Terre peut dissiper son énergie interne : par conduction (transfert de chaleur sans déplacement de matière : agitation des atomes (énergie : température) se transmet d'atomes en atomes) => voir modèle par convection (déplacement de matière sous l’effet de différences de température qui provoquent des différences de densité) => voir modèle. A partir de ces informations + modèles, proposer une explication à ces différences de répartition des flux thermiques à la surface de la Terre. 5. Votre analyse peut-elle aider à résoudre le problème du (un des) moteur des déplacements lithosphériques ? Schématiser l’ensemble de vos données. Les mineurs le savent très bien, plus on s'enfonce dans la croûte terrestre plus il fait chaud ! Il existe au sein du globe terrestre un gradient thermique. En moyenne de 30°C/km dans la croûte continentale, ce gradient thermique peut atteindre 90°C/km dans certaines régions et à peine dépasser 10°C/km dans d'autres. L'observation d'émissions de lave, des geysers, des sources hydrothermales ou encore l'utilisation par l'Homme de la géothermie sont autant de preuves évidentes de l'existence d'une source d'énergie interne. A la surface du globe, l’émission d’énergie est mise en évidence par la mesure de la quantité de chaleur « sortant » du sol par -2 unité de surface : c’est le flux géothermique. On le mesure en général en W.m . D’autre part, des événements ponctuels et épisodiques tels que les séismes, les éruptions volcaniques sont des manifestations spectaculaires de la dissipation de l’énergie interne de la Terre, cependant, on estime que ces mécanismes libèrent que 4% de l’énergie totale libérée par la planète. On constate une répartition très inégale du flux géothermique à la surface du globe, avec des zones à flux élevé (notamment dans l’axe des dorsales et aussi à l’aplomb des points chauds) et d’autres à flux faible. (http://www.cnrs.fr/cnrsimages/sciencesdelaterreaulycee/contenu/dyn_int4-1.htm) Quelle est la source de cette énergie interne ? La chaleur interne a pour origine essentielle la désintégration de certains isotopes radioactifs. (Pour davantage d’informations : http://www.didiersvt.com/cd_1s/html/c6/c6a1.htm) Comment cette énergie se dissipe-t-elle ? La Terre peut dissiper son énergie interne par conduction : >> mais les roches ont une faible conductivité thermique, >> cela n’explique pas l’inégale répartition du flux géothermique, >> cela n’explique pas le mouvement des plaques. (dissipation d’énergie sans mouvement de matière) La Terre peut dissiper son énergie par convection : >> la convection est un déplacement de matière sous l’effet de différences de température qui provoquent des différences de densité >> la tomographie sismique révèle la structure thermique du globe en profondeur : elle montre l’existence d’écarts de température à une profondeur de 150 km en fonction de la latitude : existence de zones anormalement froides et de zones anormalement chaudes, matériaux chauds sous les dorsales, >> d’après la modélisation réalisée (voir l’activité 2), on peut penser que les zones « chaudes » seraient le lieu de remontée d’une matière chaude, et les zones froides le lieu d’une descente de matière froide, >> le flux géothermique élevé au niveau des dorsales serait donc l’expression d’un panache ascendant de matière chaude ! Conclusion : l'énergie produite à l'intérieur de globe gagne la surface de la Terre par : - conduction, transfert de proche en proche de la chaleur du noyau et surtout du manteau (plus radioactif) vers la surface ; - et par convection en déplaçant une matière chaude des profondeurs vers la surface lors des accrétions au niveau des dorsales et en faisant replonger des plaques froides dans le manteau lors des subductions. C'est le moteur de la tectonique des plaques. A visiter : étude de la dissipation de la chaleur interne du globe au niveau des dorsales océaniques, les conséquences géologiques et biologiques (http://www.ac-rennes.fr/pedagogie/svt/travaux/ifremer/default.htm)
