BCPST-Véto 1 – Mercredi 31 janvier 2007

BCPST-Véto 1 – Mercredi 31 janvier 2007 - Devoir n°5 – Durée 3h30
Épreuve de géologie – Le sujet comporte 5 exercices indépendants, notés chacun sur 20 points
Exercice n°1 : Propriétés de la planète Mars (d'après ENS 2005)
La comparaison de la Terre avec d'autres planètes du système solaire permet de progresser dans la
compréhension de la géologie terrestre. C'est notamment le cas de la comparaison avec la planète Mars.
a. Dimension et forme de Mars.
Le rayon équatorial de Mars Re, ainsi que son aplatissement ε sont connus depuis longtemps à partir de mesures
radar.
Les mesures effectuées par l'altimètre laser MOLA (Mars orbiter Altimeter) en 1998-1999 ont amélioré leur
précision.
Re = 3393 km et ε = 0,005886
1°) Calculer le rayon martien moyen, c'est à dire celui d'une sphère de même volume que l'ellipsoïde décrit ci-
dessus.
On rappelle ε = (Re-Rp)/Rp et volume de l'ellipsoïde = 4/3πRe2Rp
2°) Comparer dimension et forme de Mars à celle de la Terre.
Indiquer à quoi est due la forme ellipsoïdique de ces deux planètes.
b. Masse et densité de Mars
L'intensité de la pesanteur mesurée sur Mars est égale à gm = 3,73.m.s-2
1°) Comparer cette valeur à celle mesurée (en moyenne) sur Terre.
2°) En utilisant le rayon moyen de Mars, et la loi de gravitation universelle de Newton, calculer la masse de
Mars.
On donne G = 6,67.10-11N.m2.Kg-2
3°) Calculer la densité moyenne de Mars et comparer cette valeur à la densité moyenne de la Terre.
c. Structure du manteau martien
A partir de l'analyse chimique de
météorites martiennes, on estime que la
manteau martien est probablement
composé de 25% d'olivine, de 64% de
pyroxène, et de 11% de grenat (%
massique).
On estime également que dans les
roches du manteau martien, le rapport
molaire Fe/(Mg+ Fe) vaut 0,3.
1°) Comparer la composition
minéralogique du manteau martien
avec celle du manteau terrestre ?
2°) A l'aide de la figure 1 et de vos
connaissances sur le manteau
terrestre, indiquer comment évolue la
minéralogie du manteau martien en
fonction de la profondeur et si il
comporte des discontinuités.

Exercice n°2 : Particularités géophysiques des chaînes de montagne (d'après ENS 2006)
Partie A : L'érosion et ses conséquences
1. En évaluant la masse de sédiments accumulés depuis le début de la collision Inde-Asie (50 millions
d’années) dans les bassins sédimentaires péri-himalayens, on a déduit que la masse de chaîne érodée atteignait
70 x 10 15 tonnes.
a) Calculer la vitesse d’érosion moyenne de la chaîne sur cette période de temps en mm.an-1, sachant
que la surface concernée est d’environ 1 x 106 km2 et que la masse volumique moyenne des sédiments
est de 2,5 T.m-3.
b) Comparer l’ordre de grandeur de cette vitesse à celui des mouvements des plaques lithosphériques.
Quel commentaire cela vous inspire ?
2- Le départ de matière des zones montagneuses provoque un réajustement isostatique.
a) En expliquer le principe simplement.
b) Calculer de combien est remonté le Moho sous l'Himalaya par ce processus depuis 50 millions
d’années?
Utiliser d croûte= 2,7 et d manteau= 3,1
Partie B :
La figure ci-contre représente
des données gravimétriques dans
la zone alpine. Les valeurs de
l’anomalie de Bouguer y sont
cartographiées.
1. Expliquer comment on
évalue l'anomalie de Bouguer
2- Mettre en relation cette
anomalie avec la profondeur
du Moho alpin.
3- Grâce à une coupe E-W à
main levée au niveau de
Grenoble, représenter le
Moho sous les Alpes.
4- Interpréter les variations
de profondeur du Moho.
Figure : Données
gravimétriques valeurs de
l’anomalies de Bouguer (en
mgal).

Exercice n°3 : L'histoire de l'océan indien
Le document ci-contre est une échelle de temps paléomagnétique. Les numéros 1 à 32 correspondent aux
numéros des anomalies magnétiques représentées sur le document cartographique de l'océan indien de la page
suivante.
1°) Expliquer comment les géologues ont pu établir
une telle échelle .
2°) Grâce à ces deux documents, donner avec
précision l'évolution, de l'océan indien au cours des
temps géologiques.
Le document ci-dessous représente l'évolution de la
position de l'Inde au cours du temps.
3°) Comment expliquer ce déplacement continental ?
4°) Préciser, en les justifiant le sens et l'orientation
géographique du déplacement de l'Inde.
5°) Calculer à l'aide du graphique les vitesses de
déplacement de l'Inde.
6°) Quelles hypothèses peut-on formuler pour
expliquer les changements observés ?

Exercice n°4 : Étude d'une roche
Le document proposé présente une roche magmatique observée à l'oeil nu puis au microscope polarisant.
1°) Décrire la structure de cette roche, la classer sommairement et en déduire son mode de formation. (Le
contexte géodynamique précis n'est pas attendu).
2°) Représenter par un schéma la lame microscopique en légendant un exemplaire de chacun des minéraux
constitutifs de la roche. Chaque légende sera justifiée en annexe à l'aide de critères de détermination.
Préciser également la coloration de ces minéraux sur la roche à l'oeil nu
3°) Sachant que cette roche contient globalement 83% de minéraux clairs dont 50% de plagioclases, 20% de
feldspaths alcalins et 30% de quartz, placer le point correspondant à cette roche sur le diagramme de
Steckeisen et donner son nom. Coller le diagramme complété sur la copie.
Exercice n°5 : Cartographie géologique
L'extrait de carte géologique présente la région de Serre à l'ouest de la Durance au nord de Sisteron.
1°) Quelles sont les caractéristiques repérables qui permettent l'identification d'une structure géologique
plissée.
2°) Sur le fond de carte indiquer uniquement les axes anticlinaux par +++++++ et les axes synclinaux par
----------.
3°) En utilisant le profil topographique fourni avec le fond de carte, réaliser une coupe géologique à main
levée entre les points A et B de la carte.
On ne détaillera pas l'ensemble des couches mais la couche J8/6 est indispensable.
La faille F se trouve sous une formation superficielle A qu'on ne représentera pas.
100%