4 Les mouvements des plaques lithosphériques

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1
Les mouvements
des plaques lithosphériques
Les mouvements des plaques à la surface de la Terre
(pp. 186-187 du manuel de l’élève)
Capacités du programme
Compétences mises en œuvre dans l’unité
– Observer, recenser et organiser des informations relatives
aux mouvements des plaques, aux phénomènes associés.
– Situer dans le temps des découvertes scientifiques
en exploitant les textes de Wegener.
Conseils et suggestions
– Les élèves ont pu découvrir dans le chapitre 3 l’existence de plaques lithosphériques. Cette unité a pour
objectif de mettre en évidence les mouvements de ces
plaques à partir de données GPS et de relier ces mouvements à l’existence des reliefs à l’échelle de la planète.
– La technique GPS est abordée dans l’atelier « Des
mouvements sous surveillance » (p. 196). Une enquête
est également proposée aux élèves sur l’intérêt de son
utilisation dans différents domaines.
– Les doc. 1 et 2 sont obtenus à l’aide du logiciel TectoGlob. Ce logiciel exploite les données GPS en les affichant
sous forme de vecteur visualisant le déplacement de différentes stations. En tapant TectoGlob dans un moteur
de recherche, on trouvera plusieurs sites académiques
où le télécharger gratuitement. Ainsi, l’élève est amené à
constater des mouvements d’écartement (doc. 1) et de
rapprochement (doc. 2).
– Ces mouvements sont ensuite reliés à l’existence des
reliefs (doc. 3) et de limites de plaques : mouvements
d’écartement au niveau des dorsales et mouvements de
rapprochement au niveau des fosses océaniques et des
chaînes de montagnes.
– L’exercice 6 p. 199 réinvestit les notions acquises
dans l’unité en utilisant les indications des données GPS
obtenues en Islande.
– L’atelier « Histoire des Sciences » (p. 197) permet de
compléter cette unité par une approche historique où les
arguments de Wegener et les données actuelles (GPS)
trouvent leur place.
– Rechercher, extraire et organiser l’information utile (compétence 3, doc. 1 à 4).
– Situer dans le temps les théories de Wegener et de Harry
Hess (atelier Histoire des sciences p. 197).
Exploitation des documents par les activités
1 Doc. 1 et 2 (…xtraire des informations et calculer). • Évolution de la distance entre la France et les
États-Unis en un siècle : (éloignement de 1,6 cm/an
+ éloignement de 2,5 cm/an) ✕ 100 = éloignement de
4,10 mètres en un siècle.
Évolution de la distance entre l’île Sakhaline et les îles
Marshall en un siècle : (rapprochement de 1,89 cm
+ rapprochement de 7,19 cm) ✕ 100 = rapprochement
de 9,08 mètres en un siècle.
• Mouvements mis en évidence : mouvements d’écartement des plaques dans le doc. 1, mouvements de rapprochement des plaques dans le doc. 2.
2 Doc. 3 et 4 (…xtraire des informations et raisonner). Au niveau des dorsales océaniques, on observe des
mouvements d’écartement. Au niveau des fosses océaniques et des chaînes de montagnes, les mouvements
sont des mouvements de rapprochement.
En conclusion (Communiquer en rédigeant une
synthèse). Le système GPS permet de mesurer les mouvements des plaques lithosphériques à la surface de la
Terre. Ces plaques se déplacent de quelques centimètres
par an. Les plaques lithosphériques s’écartent au niveau
des dorsales (mouvements d’écartement) et se rapprochent au niveau des fosses océaniques et des chaînes
de montagnes (mouvements de rapprochement).
3
D • Chapitre 4 • Les mouvements des plaques lithosphériques
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2
Origine et devenir des plaques à la surface de la Terre
(pp. 188-189 du manuel de l’élève)
Capacités du programme
– Observer, recenser et organiser des informations relatives
aux mouvements des plaques, aux phénomènes associés
et aux déformations.
– Traduire (en respectant des conventions) sous la forme
d’un schéma : les mouvements aux limites de plaques ;
le fonctionnement de la lithosphère.
Conseils et suggestions
– La démarche permet de relier d’une part les mouvements d’écartement à la formation des plaques lithosphériques au niveau des dorsales océaniques (page de
gauche) et d’autre part d’associer les mouvements de
rapprochement à la disparition de la lithosphère océanique au niveau des fosses océaniques (page de droite).
– Cette unité met en œuvre de nombreuses compétences (s’informer, manipuler, représenter schématiquement) et s’inscrit dans une démarche d’investigation : des faits scientifiques sont présentés grâce à
l’utilisation du logiciel TectoGlob : l’âge des roches de la
lithosphère océanique de part et d’autre de la dorsale
(doc. 1) et la répartition des séismes par rapport à une
fosse océanique (doc. 4). L’élève utilise un modèle lui
permettant de relier ces faits aux mouvements des
plaques (doc. 2). Deux schémas fonctionnels sont alors
présentés (doc. 3 et 6) et fournissent une première
représentation des mouvements des plaques localisant
leur formation au niveau des dorsales et leur disparition
au niveau des fosses océaniques. Les modèles permettent d’appréhender des phénomènes non observables
en raison des trop grandes échelles de temps et d’espace. Il est nécessaire cependant d’en faire une critique.
– L’exercice 7 p. 199 réinvestit les notions acquises
sur l’écartement des plaques au niveau de la dorsale de
l’océan Atlantique et apporte un éclairage sur l’histoire
de cet océan.
– Dans l’atelier Science in English (p. 197), les élèves
pourront enrichir leur vocabulaire en langue anglaise
avec des termes en lien avec cette unité.
– L’exercice de méthode (p. 200) permet de réinvestir
les notions de cette unité tout en développant les compétences liées à l’apprentissage de la communication à
l’aide du schéma fonctionnel.
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Compétences mises en œuvre dans l’unité
– Rechercher, extraire et organiser l’information utile
(compétence 3, doc. 1, 4 et 5).
– Raisonner, argumenter, pratiquer une démarche
expérimentale (compétence 3, doc. 1 à 6).
Exploitation des documents par les activités
Doc. 1 (…xtraire des informations d’une carte et raisonner). Plus on s’éloigne de la dorsale et plus les roches
sont anciennes. (Remarque : on pourra également souligner la symétrie de cette répartition de part et d’autre de
la dorsale.)
1
Doc. 1 (…xtraire des informations d’une carte et raisonner). À partir de la répartition des bandes de couleurs,
on peut émettre l’hypothèse que les plaques se forment
au niveau de la dorsale atlantique.
2
3 Doc. 2 et 3 (Raisonner à partir d’un modèle).
• Au temps t2, les bandes vertes et jaunes s’écartent,
d’autres bandes (ocres et rouges) viennent en surface.
• Ce modèle permet de tester l’hypothèse : la rainure d’où
sortent les nouvelles bandes représente la dorsale océanique au niveau de laquelle les plaques se formeraient. On
peut conclure que les mouvements de plaques sont des
mouvements d’écartement.
4 Doc. 4 à 6 (…xtraire des informations et raisonner). • Les foyers sismiques sont répartis tout au long de
la fosse océanique (doc.4). Plus on s’éloigne de la fosse
repérable sur la coupe, plus les séismes sont profonds
(doc. 5 et 6).
• On peut conclure qu’une plaque s’enfonce au niveau de
la fosse en plongeant dans l’asthénosphère.
En conclusion (Communiquer en rédigeant
une synthèse). Les plaques se forment et s’écartent au
niveau des dorsales océaniques. Les plaques se rapprochent et s’enfouissent au niveau des fosses océaniques :
elles plongent dans l’asthénosphère.
5
3
Les conséquences de l’écartement des plaques
(pp. 190-191 du manuel de l’élève)
Capacités du programme
Compétences mises en œuvre dans l’unité
– Observer, recenser et organiser des informations relatives
aux mouvements des plaques, aux phénomènes associés et
aux déformations.
– Présenter ces informations sous une forme appropriée.
– Traduire (en respectant des conventions) sous la forme d’un
schéma : les mouvements aux limites de plaques ; le fonctionnement de la lithosphère.
– Rechercher, extraire et organiser l’information utile
(compétence 3, doc. 1 à 6).
– Repérer des informations dans un texte
(compétence 1, doc. 7)
– Lire et employer différents langages (compétence 5, doc. 8).
– Expliquer l’évolution de la Terre (dans le cadre
de la tectonique des plaques) (compétence 3, doc.8).
Conseils et suggestions
– La démarche adoptée dans cette unité consiste à présenter des faits de terrain, à les expliquer en liaison avec
les conséquences de l’écartement des plaques puis à
généraliser le phénomène aboutissant à la création d’un
nouvel océan.
– Lors de la première étape (les faits de terrains) l’élève
doit constater les mouvements d’écartement entre la
plaque africaine et la plaque arabique grâce aux donner
GPS (doc. 1). Puis il repérera l’activité sismique et volcanique (doc. 2 et 4) dans la région d’Asal Ghoubbet. L’élève
pourra associer les structures « en marche d’escalier »
(doc. 3) à des mouvements d’écartement.
– La deuxième étape (l’explication) peut se faire grâce
à une mise en relation entre ces données de terrain,
les connaissances acquises sur le fonctionnement de
la dorsale et les explications fournies par un géologue
(doc. 5 à 7).
– La dernière étape (généralisation) consiste à interpréter
l’ensemble des données et à les intégrer dans un schéma
fonctionnel illustrant la naissance d’un océan (doc. 8).
– Dans l’objectif de comprendre les phénomènes à l’origine de la formation des chaînes de montagnes qui seront
présentés dans l’unité 4, les élèves devront bien noter la
formation de lave en coussins au cours de la création de
ce nouvel océan. En effet, ils retrouveront ensuite ce type
de lave dans les Alpes (doc. 4 p. 192).
– Il est nécessaire de bien faire remarquer que les mouvements des plaques ont pour conséquence un déplacement des deux blocs continentaux séparés par l’ouverture océanique. Cela contribuera à la compréhension des
phénomènes à l’origine de la formation des chaînes de
montagnes abordée dans l’unité suivante.
2 Doc. 1 et 3 (Raisonner). Les données GPS indiquent des mouvements d’écartement.
3 Doc. 5 à 7 (…xtraire et mettre en relation des informations et raisonner). On peut émettre l’hypothèse
suivante : suite à l’étirement de la lithosphère au niveau
du lac Asal, le fossé continental passe sous le niveau de la
mer, entraînant des arrivées d’eau salée du golfe de Tadjoura à l’origine des dépôts de sel.
4
Doc. 8 (Réaliser un schéma).
5 En conclusion (Communiquer en rédigeant une
synthèse). Les mouvements d’écartement étirent et
amincissent la lithosphère. En se fracturant la surface
continentale s’affaisse progressivement, un fossé et une
nouvelle dorsale se forment. Dans quelques millions d’années, les mouvements se poursuivant, ils entraîneront
l’ouverture d’un océan.
Exploitation des documents par les activités
1 Doc. 1 à 4 (…xtraire des informations d’une carte
et raisonner). La présence d’une zone sismique et volcanique active et les déplacements enregistrés par les
GPS prouvent que cette région est une limite entre deux
plaques lithosphériques.
D • Chapitre 4 • Les mouvements des plaques lithosphériques
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4
Les conséquences du rapprochement des plaques
(pp. 192-193 du manuel de l’élève)
Capacités du programme
– Observer, recenser et organiser des informations relatives
aux mouvements des plaques, aux phénomènes associés
et aux déformations.
– Participer à la conception et la mise en œuvre d’un protocole
pour modéliser les déformations à la surface de la Terre.
Conseils et suggestions
– La démarche proposée consiste à observer des faits de
terrain et à intégrer ces données dans un modèle explicatif. L’exemple des Alpes (doc.1) a été choisi car c’est un
contexte local qui peut éventuellement faire l’objet d’une
sortie géologique. L’exemple de l’Himalaya est présenté
dans l’atelier « Enquête » (p. 196).
– Les déformations observées sont un pli (doc. 2) et
une faille (doc. 3). Les élèves ont appris en 5e comment
se forment les roches sédimentaires. Ils peuvent ici
reconnaître la présence de strates déformées, ils doivent
alors se questionner sur les causes de ces déformations.
La problématique de cette unité et les connaissances
acquises dans l’unité 1 suggèrent que la formation d’une
chaîne de montagnes est une conséquence des mouvements de rapprochement des plaques lithosphériques.
– On pourra à partir de la modélisation proposée (doc.6)
laisser l’élève réfléchir au protocole expérimental en
fournissant la liste du matériel mis à disposition. Les
mesures de longueur et d’épaisseur du montage permettent d’appréhender les notions de raccourcissement
et d’épaississement. L’épaississement dans une chaîne
de montagnes est implicite en raison du relief positif. Le
raccourcissement moins évident est pourtant nécessaire
pour évoquer les mouvements horizontaux.
– La présence des laves en coussin dans les Alpes (doc. 4)
est plus difficile à expliquer pour un élève. Le doc. 1
montre que l’on se trouve au contact entre les plaques
africaine et eurasiatique. Il ne s’agit pas ici d’expliquer
le phénomène d’obduction mais simplement d’évoquer
l’existence d’un ancien océan entre les deux plaques. Les
mouvements de rapprochement ont entraîné la fermeture
de cet océan et la collision des deux plaques.
– L’animation proposée dans l’atelier « Des plaques animées de mouvement » (p. 196) est un prolongement de
cette unité en permettant de reconstituer l’histoire des
océans et d’une chaîne de montagnes.
– Les schémas de l’exercice 4 p. 198 peuvent être utilisés pour valider les connaissances sur l’ensemble des
mouvements affectant les plaques lithosphériques.
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Compétences mises en œuvre dans l’unité
– Rechercher, extraire et organiser l’information utile
(compétence 3, doc. 1 à 4).
– Raisonner, pratiquer une démarche expérimentale
(compétence 3, doc. 5).
– Expliquer l’évolution de la Terre (dans le cadre
de la tectonique des plaques) (compétence 3, doc. 6).
Exploitation des documents par les activités
1 Doc. 1 à 3 (…xtraire des informations et raisonner). Les données GPS induisant des mouvements de
rapprochement entre la plaque africaine et la plaque
eurasiatique, on peut faire l’hypothèse que les couches de
roches plissées et faillées (doc. 2 et 3) sont des terrains
sédimentaires déformés au cours de ces mouvements.
2 Doc. 4 (Raisonner). Pour compléter l’hypothèse
précédente, la présence de laves dans les Alpes semblables à celles d’une dorsale océanique témoigne de
l’existence d’un ancien océan, les mouvements de rapprochement entre deux plaques ayant entraîné la fermeture
de l’océan et le rapprochement des continents.
3
Doc. 2 et 3 (Réaliser un schéma). Voir ci-dessous.
4
Doc. 2 et 3 et 5 (Rendre fonctionnel un schéma).
faille
contraintes
contrainte
Doc. 6 (Raisonner). Les conséquences des mouvements de la plaque africaine et de la plaque eurasiatique
sont la fermeture progressive d’un océan, la collision
des deux continents engendrant des déformations de la
lithosphère et la formation d’une chaine de montagnes.
5
6
En conclusion (Communiquer en rédigeant
une synthèse). Les mouvements de rapprochement des
plaques peuvent entraîner la fermeture d’un océan, une
collision entre deux continents engendrant la formation
d’une chaîne de montagnes.
(pp. 198-200 du manuel de l’élève)
Les corrigés de la rubrique « Je vérifie mes connaissances » (p. 198) et le corrigé de l’exercice guidé (p. 200) se
trouvent à la fin du manuel élève (p. 221). Sont proposés ici les corrigés des exercices de la rubrique « J’applique mes
connaissances » et de l’exercice d’application de la rubrique « Méthode ».
Réponses attendues :
5 PISA Au niveau de deux plaques
Réaliser un schéma. Cet exercice réinvestit les connaissances acquises au cours de l’unité 2 de ce chapitre sur les
mouvements des plaques au niveau des fosses océaniques.
L’exercice 9 « J’apprends à communiquer à l’aide d’un
schéma fonctionnel » (p. 200) peut être une aide méthodologique permettant à l’élève de rendre fonctionnel son
schéma.
Réponses attendues :
1. a. 1 ; b. 1.
2.
fosse
plaque eurasiatique
plaque pacifique
a. La largeur de l’Atlantique entre A et B de nos jours est
de 550 + 660 = 1 210 km ; il y a 100 millions d’années,
elle était de 100 + 100 = 200 km. L’océan est plus large
aujourd’hui, il s’est agrandi, les continents américain et
africain se sont éloignés.
b. L’hypothèse de la date de la formation de l’océan Atlantique au niveau de la coupe est de – 165 millions d’années.
c. La lithosphère s’amincit, une dorsale se crée. De
chaque côté de cette dorsale, des plaques lithosphériques se forment et s’écartent de quelques centimètres
par an, provoquant l’ouverture de l’océan Atlantique. Ces
mouvements entraînent un éloignement des continents
de chacune de ces plaques et un élargissement de l’océan.
8 L’Islande, une île sur deux plaques
Raisonner à partir d’une carte. Cet exercice réinvestit
les connaissances acquises au cours de l’unité 2 de ce
chapitre sur les mouvements des plaques au niveau des
dorsales océaniques.
Réponses attendues :
6 Un désaccord historique
Raisonner à partir d’un texte historique. Cet exercice réinvestit les connaissances acquises au cours de l’unité 4 de
ce chapitre sur les conséquences des mouvements des
plaques entraînant la formation d’une chaîne de montagnes.
Réponses attendues :
a. La présence de fossiles marins dans les montagnes
prouve que les roches constituant les montagnes ont une
origine marine : c’est l’argument utilisé par Buffon pour
appuyer l’hypothèse sur l’origine des montagnes.
b. Pour Voltaire, ces fossiles sont des poissons apportés
par un voyageur et qui se sont pétrifiés.
c. Des animaux marins sont fossilisés dans les sédiments des fonds océaniques. Par les mouvements de
rapprochement des plaques lithosphériques, l’océan se
ferme et une chaîne de montagnes se forme. Les fossiles
emprisonnés dans les roches sédimentaires d’origine
marine se retrouvent ainsi présents dans les montagnes.
a. Mouvement d’écartement entre la plaque nord-américaine et la plaque eurasiatique.
b. Plus on s’éloigne de la dorsale, plus les roches sont anciennes. Les roches se forment au niveau de la dorsale,
puis s’en éloignent au cours du mouvement d’écartement
entre les deux plaques.
c. L’Islande se trouvant dans une zone active, à la limite de
deux plaques qui s’écartent au niveau d’une dorsale océanique, cela explique la présence de nombreux séismes et
volcans.
9 10 J’apprends à communiquer à l’aide
d’un schéma fonctionnel (Méthode)
Exercice guidé : voir le corrigé p. 221 du manuel de l’élève.
Réponse attendue pour l’exercice d’application :
Nord
plaque Nazca
7 Histoire de l’océan Atlantique
Raisonner à partir d’un graphique. Cet exercice réinvestit
les connaissances acquises au cours de l’unité 3 de ce
chapitre sur les mouvements des plaques entraînant la
naissance d’un océan.
dorsale
Sud
plaque antarctique
Coupe au niveau de la dorsale est-pacifique
D • Chapitre 4 • Les mouvements des plaques lithosphériques
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