SVT - 1ère S - TP8 - L`expansion océanique

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 EXTRAIT DU PROGRAMME
Au début des années 1960, les découvertes de la topographie océanique et des variations du flux thermique permettent
d’imaginer une expansion océanique par accrétion de matériau remontant à l’axe des dorsales, conséquence d’une
convection profonde. La mise en évidence de bandes d’anomalies magnétiques symétriques par rapport à l’axe des dorsales
océaniques, corrélables avec les phénomènes d’inversion des pôles magnétiques, permet d’éprouver cette hypothèse et de
calculer des vitesses d’expansion.
 CONNAISSANCES CONSTRUITES
Au cours du refroidissement des basaltes, le champ magnétique terrestre peut être « fossilisé ». L’étude du
paléomagnétisme prouve que le sens du champ magnétique terrestre s’est régulièrement inversé au cours des temps
géologiques. On a ainsi mis en évidence des bandes d’anomalies magnétiques parallèles et symétriques par rapport à l’axe
des dorsales océaniques. Ces anomalies s’expliquent comme étant la somme du champ magnétique terrestre actuel et du
champ magnétique normal ou inverse « mémorisé » dans les basaltes au moment de leur formation.
En 1963, Vine et Matthews proposent un modèle de l’expansion océanique où les basaltes se mettent en place
progressivement au niveau de l’axe de la dorsale puis s’en écartent ensuite. Avec l’échelle temporelle des inversions
paléomagnétiques, il est alors possible de calculer des vitesses d’expansion.
 CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE
o Exploiter des simulations et/ou modèles
o Utiliser des techniques de mesure (une chaîne ExAO)
o Utiliser un SIG
o Appliquer une démarche explicative
 CONDITIONS MATÉRIELLES
Les élèves travaillent en binôme, ils étudient les propriétés magnétiques des roches magmatiques grâce à des modélisations
du champ magnétique terrestre et ils exploitent des données paléomagnétiques, notamment avec un SIG.
 COIN LABORATOIRE
Matériels
• Ordinateurs connectés à internet
• Logiciel Google Earth
• Teslamètre 22023.20 (+ système ExAO)
• Aimant
• Limaille de fer
• Plaque de verre
• Boussole
• Aiguille aimantée
• Basalte 14278/14784.20
• Modèle « Age du fond des océans » : 15475.20
Documents didactiques
• Fiche utilisation Google Earth des ECE
Partie du programme : La tectonique des plaques : l’histoire d’un modèle
Niveau : Première S
Titre de la séance : L’expansion océanique

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 DESCRIPTIFS
Le professeur pourra présenter le champ magnétique terrestre au travers de l’exemple des migrations des oiseaux, afin de
susciter le questionnement sur son origine, son orientation et les conséquences éventuelles de son inversion.
Dans cette tâche complexe, on étudie grâce à des supports divers les propriétés magnétiques des roches magmatiques, les
inversions magnétiques et la répartition des anomalies magnétiques pour confirmer l’expansion océanique et en calculer la
vitesse. (Des aides ciblées peuvent être proposées pour chaque atelier).
Les binômes réalisent l’ensemble des ateliers proposés, en rotation suivant l’ordre de numérotation.
Tâche complexe : paléomagnétisme et expansion océanique
Objectif : montrer comment les données paléomagnétiques confirment l’expansion océanique et permettent d’en calculer la
vitesse.
Supports : On utilisera des documents du manuel ou à défaut, des schémas téléchargés dans la banque de schémas SVT de
l’académie de Dijon (http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/rubrique.php3?id_rubrique=40&debut_page=0)
Utiliser les données sur le paléomagnétisme pour confirmer l’expansion océanique et en calculer la vitesse.
• Atelier 1 : Mise en évidence du paléomagnétisme
Support : on utilisera deux documents Le champ magnétique terrestre
(imprimé au format A3) et Le magnétisme des basaltes, un aimant, de la
limaille de fer, une plaque de verre, une boussole, une aiguille aimantée
et un échantillon de basalte.
- A l’aide de la boussole, orienter le document Le champ
magnétique terrestre, puis retirer la boussole.
- A l’aide de l’aimant, de la limaille de fer, modéliser sur
la plaque de verre, le champ magnétique terrestre
actuel.
- Avec l’aiguille aimantée, suivre les lignes de champ
magnétique.
- A distance de ce modèle, disposer l’aiguille aimantée à proximité de la boussole puis la déplacer à proximité de
l’échantillon de basalte.
• Atelier 2 : Modélisation des anomalies du champ magnétique (par ExAO)
Support : on utilisera le document Enregistrement du champ magnétique terrestre océanique (imprimé au format A3),
des aimants, un teslamètre (relié éventuellement à un système ExAO)
- A l’aide du teslamètre mesurer le champ magnétique ambiant.
- Mesurer le champ magnétique en approchant successivement les deux pôles d’un aimant.
- A l’aide des aimants et du teslamètre, modéliser sur le document les anomalies du champ magnétique de la
croûte océanique.
• Atelier 3 : Modélisation de l’expansion océanique et estimation de sa vitesse
Support : on utilisera le modèle Age du fond des océans et deux documents : La carte des anomalies magnétiques des
basaltes de l’Atlantique et L’échelle chronologique des inversions du champ magnétique.
- A l’aide la maquette, modéliser l’expansion océanique en écartant les croûtes continentales (parties
bleues).
- Visualiser les bandes d’anomalies magnétiques (feuille rayée) sur la croûte océanique.
- A l’aide des documents, déterminer la position par rapport à l’axe de la dorsale et l’âge de ses bandes
d’anomalies magnétiques.
Document : Le magnétisme des basaltes
Lors du refroidissement d’un magma
basaltique, des minéraux ferromagnétiques
comme la magnétite (Fe3O4) s’aimantent
selon le champ magnétique terrestre. En
dessous du point de Curie (585°C pour la
magnétite) ces minéraux sont figés et
enregistrent ainsi les caractéristiques
(direction, sens) du champ magnétique du lieu
et de l’époque de la formation des basaltes.

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• Atelier 4 : Visualisation des anomalies magnétiques et mesure de la vitesse d’expansion océanique actuelle
Support : on utilisera Google Earth pour visualiser les données du dossier Divergence.kmz (à télécharger sur
http://acces.inrp.fr/eduterre-usages/ressources_gge/divergence-1)
- A l’aide de Google Earth, ouvrir le dossier Divergence.kmz
- Visualiser les plaques tectoniques puis les anomalies magnétiques.
- Afficher les balises GPS de l’Atlantique puis cliquer sur le dossier Balise GPS pour connaître la méthode de
détermination de la vitesse de déplacement des stations.
- Cliquer sur les stations repérées pour obtenir les données GPS.
Le champ magnétique terrestre
Document présentant les pôles magnétiques et les lignes de force du champ magnétique.
Enregistrement du champ magnétique terrestre océanique
D’après Paul Nougier, structure et évolution du globe terrestre, éditions Ellipses - Modifié
Carte des anomalies magnétiques des basaltes de l’Atlantique
D’après Olivet et Caron - Modifié
Anomalie +
Intensité du champ magnétique
terrestre
Intensité mesurée
Dorsale
Bateau traînant un
magnétomètre
Anomalie -
M22
M0
33
Anomalies
magnétiques
Limite plateau
Dorsale
Principales anomalies
magnétiques
20°
30°
40°
50°
0°
20°
40°
60°
80°
M0
M22
M0
M22
33
24
13
13
24
33
33
24
13
33
24
13
24
13
24
13
13
24
33
W
N
33
34
34
34
Echelle des distances :
1° de longitude = 111 Km

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Échelle chronologique des inversions du champ magnétique
Document présentant la chronologie précise (âges) des anomalies du champ magnétique terrestre.
TP – L’Expansion océanique
Tâche complexe : paléomagnétisme et expansion océanique
• Atelier 1 : Mise en évidence du paléomagnétisme
Modélisation du champ magnétique terrestre :
Mise en évidence du paléomagnétisme des basaltes :
On observe une déviation de l’aiguille aimantée à
proximité de l’échantillon de basalte.
On apprend dans le document que les basaltes contiennent des
minéraux ferromagnétiques capables d’enregistrer la direction et
le sens du champ magnétique de leur époque et lieu de
formation.
On en déduit que l’aiguille aimantée est déviée par l’aimantation
des minéraux du basalte.
On en conclut qu’il doit exister un magnétisme fossile ou
paléomagnétisme dans les basaltes de la croûte océanique.

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• Atelier 2 : Modélisation des anomalies du champ magnétique (par ExAO)
En approchant successivement le teslamètre des deux pôles d’un aimant, on enregistre une valeur positive et une valeur
négative, différentes du champ magnétique ambiant.
En disposant les aimants dans un sens ou l’autre, sur les bandes noires ou blanches du document, on peut enregistrer une
alternance de valeurs supérieures et inférieures au champ magnétique ambiant, correspondant aux anomalies enregistrées
dans la croûte océanique.
Modélisation des anomalies du champ magnétique
• Atelier 3 : Modélisation de l’expansion océanique et estimation de sa vitesse
En écartant progressivement les parties bleues du modèle (les croûtes continentales) on
voit apparaître sur les parties blanches (les croûtes océaniques) des bandes noires et
blanches (anomalies magnétiques) en alternance, parallèles à l’axe de la dorsale, et
symétriques par rapport à celle-ci.
On en déduit qu’une disposition en parallèles, symétrique des bandes d’anomalies
magnétiques enregistrées dans la croûte océanique, traduit une expansion océanique à la
manière d’un « double tapis roulant ».
Sur les documents on repère la bande d’anomalie magnétique n°24 située à 10° de longitude de l’axe de la dorsale soit
10x111=1110Km, et datée de 53Ma.
On en déduit la vitesse d’expansion (de part et d’autre de la dorsale) v= (111.10e6/53.10e6) x2 = 4,2 cm/an.