Construction des connaissances en géologie du collège au lycée

Catherine Lamy –LPH – St Jean de Maurienne
Construction des connaissances en géologie du collège au lycée
Acquis des élèves en début de Terminale
Acquis de 5ème (géologie externe : évolution des paysages)
On explique la variété des modelés du paysage par l'érosion, l'eau en étant le principal agent, et la différence
de résistance des roches à cette érosion.
On s'intéresse ensuite au transport des particules et à leur dépôt (sédimentation) puis à leur transformation
en roches sédimentaires par compaction, avec incorporation éventuelle de restes d'organismes (fossiles).
On reconnaît les roches sédimentaires comme des archives des paysages anciens, avec possibilité de
reconstitution, basée sur le principe d'actualisme.
On s'intéresse également à l'influence de l'Homme sur l'évolution des paysages (prélèvement de matériaux et
conséquences, prévention des catastrophes par exemple en limitant l'érosion). Parallèlement le cycle de l'eau est
étudié en Physique-chimie.
Acquis de 4ème (activité interne du globe)
On s'intéresse aux manifestations de l'activité interne du globe.
On constate les manifestations en surface des tremblements de terre et éruptions volcaniques, afin d'une part
d'en déterminer l'origine en profondeur, d'autre part de définir les notions d'aléas, de risques, de prévision et de
prévention.
Séismes et éruptions volcaniques– mots clefs

Catherine Lamy –LPH – St Jean de Maurienne
Acquis de 4ème (activité interne du globe) (suite)
Un premier modèle de la tectonique des plaques est construit : les plaques lithosphériques sont définies
en surface par la répartition en ligne des volcans et séismes (une plaque = "un morceau de surface calme bordé
par des zones actives") et en profondeur par la limite avec l'asthénosphère (lithosphère rigide, reposant sur
l'asthénosphère qui l'est moins), mise en évidence par une variation de la vitesse des ondes sismiques. On ne parle
ni de croûte, ni de manteau, juste de plaques lithosphériques et d'asthénosphère.
On décrit les mouvements des plaques et les relie à certains reliefs (dorsales, fosses océaniques, chaînes
de montagnes), sans réelle démonstration, excepté lors du calcul de la vitesse d'expansion d'un océan à partir de
l'âge des fonds océaniques.
Premier modèle de la tectonique des plaques – mots clefs
Acquis de 1ère S
En première S, cette partie a pour finalité de comprendre comment se construit peu à peu un modèle théorique,
en s'appuyant sur des arguments scientifiques, de plus en plus nombreux et précis au fur et à mesure que les
techniques d'investigation se développent.
Ici, ne sont décrites que les idées nouvelles (et mots clefs associés) qui apparaissent par rapport au modèle de
la tectonique des plaques proposé en 4ème, sans présentation des arguments associés. On voit notamment
apparaître la distinction croûte /manteau, les noms des roches constitutives des différentes enveloppes,
une définition plus précise de la limite lithosphère-asthénosphère (isotherme 1300°C), la notion de
convection.
Certaines idées sont reprises et exprimées avec un registre de langage plus "scientifique" : divergence
pour les "plaques qui s'écartent", convergence pour les "plaques qui se rapprochent", subduction pour "les plaques
qui s'enfouissent", accrétion pour "les plaques qui se forment", points chauds fixes pour "les quelques volcans
isolés"…
Modèle de la tectonique des plaques – mots clefs (seuls les idées et mots nouveaux ont été indiqués)

Catherine Lamy –LPH – St Jean de Maurienne
Cohérence entre les programmes de 1ère S et de Terminale S - Proposition de progression axée sur l'articulation des deux programmes
En 1ère S, on présente un des constats précurseurs de l'idée d'une mobilité horizontale : la distribution bimodale des altitudes (continents/océans). On s'intéresse ensuite uniquement au
domaine océanique alors que le programme de Terminale S est axé sur l'étude du domaine continental.
Programme Progression
Programme 1S
1.B.2 (partiel) : La différence de densité entre
l'asthénosphère et la lithosphère océanique âgée est la
principale cause de la subduction. En s'éloignant de la
dorsale, la lithosphère océanique se refroidit et s'épaissit.
L'augmentation de sa densité au-delà d'un seuil d'équilibre
explique son plongement dans l'asthénosphère. En surface,
son âge n'excède pas 200 Ma.
Situation d'accroche :
- Rappel des caractéristiques du domaine océanique, étudiées en 1ère S, caractéristiques assez homogènes d'un domaine
océanique à l'autre (au niveau 1ère S puisqu'on ne distingue pas les dorsales lentes et rapides) Ù Histoire du domaine océanique,
assez "banale", uniforme, monotone et relativement courte. A compléter avec une notion du programme de Terminale S :
augmentation de la densité de la lithosphère océanique, entraînant sa plongée.
Voir trame 1S_domaine-océanique
1.B.1 (partiel) : La croûte continentale, principalement
formée de roches voisines du granite, est d'une épaisseur
plus grande et d'une densité plus faible que la croûte
océanique. L'âge de la croûte océanique n'excède pas 200
Ma, alors que la croûte continentale date par endroit de plus
de 4 Ga. Cet âge est déterminé par radiochronologie. Au
relief positif qu'est la chaîne de montagnes, répond, en
profondeur, une importante racine crustale.
Constat des caractéristiques du domaine continental : grande variété, complexité en terme de nature de roches, d'âges des
roches (dont certains très anciens), d'agencement des roches les unes par rapport aux autres, de reliefs, etc…
Ö Sortie de terrain dans les Alpes (soit en fin de 1ère S, soit en début de TS)
• Paysages : Structure (plis, failles, chevauchements)
• Affleurements + étude des roches en classe : Composition [différents types de roches, (densité du granite/basalte,
structure, origine)]
• Carte géologique locale : Reliefs (altitudes) et âges variés
Ö Étude carte géologique et carte des reliefs de la France (pour retrouver ces caractéristiques à une échelle plus grande)
Ö Profils de sismique réflexion pour racine crustale : Epaisseur
Ö Evaluation de l'âge d'un granite par radiochronologie : âges importants supérieurs à ceux de la croûte océanique
Ö Évaluation de la profondeur du Moho (continent / océan) avec sismogrammes et ondes PMP : Epaisseur
Voir trame TS_domaine-continental
1.B.1 (partiel) : La lithosphère est en équilibre (isostasie) sur
l'asthénosphère. Les différences d'altitude moyenne entre les
continents et les océans s'expliquent par des différences
crustales.
Transition : Notion d'isostasie utilisée pour expliquer la distribution bimodale des altitudes (???)
Ö Modèle analogique et/ou numérique de l'isostasie simple
Voir trame distribution_bimodale_isostasie
1.B.3 : Dans les zones de subduction, des volcans émettent des laves souvent visqueuses
associées à des gaz et leurs éruptions sont fréquemment explosives. La déshydratation des
matériaux de la croûte océanique subduite libère de l'eau qu'elle a emmagasinée au cours de
son histoire, ce qui provoque la fusion partielle des péridotites du manteau sus-jacent. Si une
fraction des magmas arrive en surface (volcanisme), la plus grande partie cristallise en
profondeur et donne des roches à structure grenue de type granitoïde. Un magma, d'origine
mantellique, aboutit ainsi à la création de nouveau matériau continental.
Explication de la variété et de la complexité du domaine continental par son histoire longue
et complexe !! (Ordre chronologique ou démarche d'investigation pour expliquer les caractéristiques ?)
Ö Mise en place de roches magmatiques (laves et granitoïdes) lors de la subduction : Etude
granite/andésite (échantillons et lames minces) et de leurs compositions minéralogiques (tableaux).
Recherche des conditions de fusion partielle (diagramme P-T, modélisation numérique de la fusion
partielle)
1.B.2 (partiel) : Les chaînes de montagnes présentent souvent les traces d'un domaine
océanique disparu (ophiolites) et d'anciennes marges continentales passives. La « suture » de
matériaux océaniques résulte de l'affrontement de deux lithosphères continentales (collision).
Ö Des restes de l'océan disparu "conservés" lors de la collision : ophiolites et marges
continentales passives (Chenaillet et lacs Besson ?)
1.B.1 (partiel) : L'épaisseur de la croûte résulte d'un épaississement lié à un raccourcissement et
un empilement. On en trouve des indices tectoniques (plis, failles, nappes) et des indices
pétrographiques (métamorphisme, traces de fusion partielle). Les résultats conjugués des études
tectoniques et minéralogiques permettent de reconstituer un scénario de l'histoire de la chaîne.
1.B.2 (partiel) : 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. Les matériaux océaniques et continentaux montrent les traces d'une
transformation minéralogique à grande profondeur au cours de la subduction.
Ö Epaississement lors de la collision lié au raccourcissement et à l'empilement : Modèle
analogique plâtre (explication des failles, plis, chevauchements) + recherche d'indicateurs
pétrographiques sur roches continentales comme océaniques (lames minces et diagramme P-T-t)
Ö "Subduction continentale" : Seule la partie mantellique de la lithosphère plonge, la croûte
s'écaille et s'empile. Plongement, mais pas de réincorporation au manteau importante car densité
moins forte que l'asthénosphère (?)
1.B.4 :Les chaînes de montagnes anciennes ont des reliefs moins élevés que les plus récentes. On y observe
à l'affleurement une plus forte proportion de matériaux transformés et/ou formés en profondeur. Les
parties superficielles des reliefs tendent à disparaître. Altération et érosion contribuent à l'effacement des
reliefs. Les produits de démantèlement sont transportés sous forme solide ou soluble, le plus souvent par
l'eau, jusqu'en des lieux plus ou moins éloignés où ils se déposent (sédimentation). Des phénomènes
tectoniques participent aussi à la disparition des reliefs. L'ensemble de ces phénomènes débute dès la
naissance du relief et constitue un vaste recyclage de la croûte continentale.
Ö Disparition des reliefs par altération et érosion
Rappel de cinquième et de seconde (QCM ?)
Etude des roches sédimentaires récoltées lors de la sortie
Voir trame TS_domaine-continental

Catherine Lamy –LPH – St Jean de Maurienne
Trame 1ère S sur le domaine océanique
Trame de transition entre les deux programmes "distribution bimodale des altitudes"

Catherine Lamy –LPH – St Jean de Maurienne
Trame Terminale S sur le domaine continental