Exercice 1 - bcpst-svt-parc

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851 – 852 – 853 Lundi 9 mars 2015
DEVOIR SURVEILLE
n°5
GEOLOGIE
durée 3 h
Le sujet comporte 10 pages, il vous est conseillé de prendre connaissance de la totalité du sujet avant de
commencer. Les exercices proposés sont indépendants et sont tous à traiter.
Il sera tenu compte de la qualité de la présentation et de la rédaction (orthographe, grammaire,
précision de l’expression).
Des réponses concises sont indispensables pour permettre de traiter l’ensemble du sujet.
L’usage de calculatrices électroniques de poche à alimentation autonome, non imprimantes et sans document
d’accompagnement, est autorisé. Cependant, une seule calculatrice à la fois est admise sur la table et aucun
échange n’est autorisé entre les candidats.
Dans tout le sujet, les valeurs numériques suivantes pourront être utilisées :
Masse volumique de la croûte continentale : 2.7 103 kg.m-3
Masse volumique de la croûte océanique : 2.9 103 kg.m-3
Masse volumique du manteau lithosphérique : 3.2 103 kg.m-3
Masse volumique des roches sédimentaires : 2.0 103 kg.m-3
Masse volumique de l’eau liquide : 1.0 103 kg.m-3

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Partie 1 : Gravimétrie et isostasie (durée conseillée 1h30)
Exercice A : En milieu continental
Les documents 1 et 2 fournissent quelques données de géophysique sur la Scandinavie :
(source : http://www.mantleplumes.org/Scandes.html)
Document 1. Carte topographique et bathymétrique (a) et anomalie de Bouguer (b) en Scandinavie.
(Les lignes noires sur la carte b, indiquant des zones sismiques, n’ont pas à être prises en compte).
Document 2. Carte de profondeur du Moho (a) et carte des anomalies isostatiques (b) en Scandinavie.
Sur la carte a, les couleurs indiquent la profondeur du Moho déduite du modèle d’Airy, les courbes noires
correspondent à la profondeur du Moho déduite des données sismiques.
1. Définir l’anomalie de Bouguer et indiquer sa méthode d’obtention, puis interpréter les valeurs observées
en Scandinavie (Document 1).

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2. Expliquer comment on utilise les données du document 2a pour déterminer les anomalies isostatiques
puis interpréter les anomalies constatées en Scandinavie (document 2b).
Le document 3 fournit l’évolution, le long d’un profil orienté Nord-Ouest / Sud-Est au travers des Alpes franco-
italiennes, des anomalies de Bouguer et des masses volumiques estimées.
Document 3a (ci-contre).
Carte des anomalies de
Bouguer et localisation du
profil du document 3b (trait
gras terminé par deux
flèches).
Localisation de Briançon
Document 3b (ci-dessous).
Modèle de densité de la
croûte continentale le long
du profil représenté sur la
carte 3a.
Ce modèle intègre des
données gravimétriques et
sismiques (les hachurés
représentent des réflecteurs
sismiques importants).
(D’après : Dercourt J. « Géologie et géodynamique de la France » Dunod Ed., 3e éd. 2002).
3. Calculez la position attendue du Moho à Briançon, ville située à 1 326 m d’altitude, en supposant que cette
portion de lithosphère est à l’équilibre, et que la croûte continentale possède une densité homogène.
4. En utilisant les informations fournies par le document 3 :
a. Indiquez si la valeur utilisée pour la masse volumique de la croûte continentale dans le calcul
précédent est plausible.
b. Confrontez la position du Moho calculée précédemment à celle proposée dans le modèle.

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Dans ce secteur l’érosion moyenne est de l’ordre de 0,5 mm/an.
5. En supposant que seule l’érosion intervient, calculer en combien de temps le secteur de Briançon
atteindra 500 m d’altitude.
On suppose que :
- le secteur étudié a une altitude moyenne de 1 300 m sur une longueur de 100 km et une largeur de 20 km,
- les matériaux érodés – dont la hauteur a été calculée à la question 5 – se déposent dans un bassin sédimentaire
de 100 km de longueur et 80 km de largeur.
6. Calculer la hauteur de sédiments déposés correspondant au matériel érodé.
7. Calculer la subsidence occasionnée par le dépôt des sédiments dans le bassin sédimentaire.
Exercice B : en milieu océanique
1. Représenter l’épaisseur de la lithosphère sur une coupe au travers d’un océan possédant les
caractéristiques suivantes :
- la dorsale est médio-océanique,
- la marge occidentale est passive,
- la marge orientale est active.
2. Indiquer quelle est la profondeur moyenne des dorsales, celle des plaines abyssales.
3. Nommer et expliquer le phénomène responsable de la variation de profondeur du plancher océanique
observée depuis la dorsale jusqu’aux abysses.
La loi empirique qui relie la profondeur P du plancher océanique à son âge t (en négligeant le poids des sédiments)
est donnée par :
P(t) = 350 √ t + 2 500
avec t en Ma (millions d’années) et P en m.
On considère une île océanique intraplaque, de nature volcanique, de 2 000 m d’altitude, installée sur une portion de
lithosphère océanique âgée de 25 Ma.
4. En utilisant les données précédentes, calculer quelle devrait être la hauteur totale de l’édifice volcanique
qui constitue cette île.
Le document 4 (p. suivante) présente des données topographiques et gravimétriques du secteur des îles Hawaï, îles
volcaniques océaniques intraplaques.
5. A partir de l’analyse de ce document, indiquer quel est l’effet d’un édifice volcanique sur la lithosphère
océanique qui le supporte.

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Document 4. Représentations 3D de la topographie (A) et de l’anomalie gravimétrique à l’air libre (B) au
voisinage des îles Hawaï.
(source : sujet du CAPES externe de SVT, 2010).
6. On cherche à prendre en compte cet effet. En appliquant le modèle d’Airy, calculer la nouvelle hauteur totale
de l’île précédemment étudiée (question 4). Pour cela, on assimile le volcan à un parallélépipède et on suppose
que la masse volumique des matériaux de l’édifice volcanique est identique à celle de la croûte océanique.
Commenter le résultat obtenu et proposer une explication.
L’archipel de la Société, qui comprend notamment l’île de Tahiti, est situé dans le Pacifique Sud. Il est constitué d’un
alignement d’îles volcaniques. Trois d’entre elles sont présentées dans le document 5.
Document 5. Trois îles de l'archipel de la Société situé
dans l'océan Pacifique.
Ces îles sont alignées, de la plus jeune (a) à la plus
ancienne (c).
Les récifs repérés sur les photos sont dus à des coraux,
organismes constructeurs aux exigences strictes
concernant leur milieu (eaux chaudes de salinité moyenne
et bien oxygénées, faible profondeur).
Les vallées incisées (b) sont dues à l’érosion par les cours
d’eau.
7. En s’appuyant sur les principales caractéristiques
morphologiques de ces îles, expliquer leur évolution.
a
b
c
c