Lycée · 1ʳᵉ · Spécialité SVT
Les phénomènes géologiques aux interfaces lithosphère-asthénosphère
Dorsales, subduction et points chauds : dynamique du manteau et formation de la croûte (programme de 1re Spécialité SVT)
À propos de cette page
Sans document · Les réponses doivent être rédigées et justifiées. Soigne l'orthographe et la présentation.
Devoir surveillé de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Travaille seul et sans aide, puis vérifie tes réponses avec le corrigé détaillé dépliable en bas de page.
Exercice 1 — Structure des enveloppes terrestres
/ 4 pts- Complète le tableau suivant en indiquant l'épaisseur approximative, le comportement mécanique et la composition de chaque enveloppe : lithosphère océanique, lithosphère continentale, asthénosphère.
- Explique en une phrase la différence entre la distinction mécanique et la distinction chimique des enveloppes terrestres.
- Schématise (légendez) une coupe de la Terre de 0 à 200 km montrant les principales enveloppes et leurs limites.
Exercice 2 — Accrétion océanique à la dorsale
/ 5 pts- Décris le mécanisme de fusion partielle à la dorsale en précisant : la cause de la fusion, le type de roche produite et la structure verticale de la croûte océanique néoformée.
- Calcule la distance parcourue par un point de la plaque américaine depuis la dorsale médio-atlantique si la vitesse d'expansion est de 2,5 cm/an depuis 50 millions d'années. Exprime en km.
- Comment peut-on dater l'âge de la croûte océanique à partir des anomalies magnétiques ? Explique brièvement.
Exercice 3 — Zones de subduction et volcanisme associé
/ 5 pts- Explique pourquoi la lithosphère océanique finit par subducter. Appuie-toi sur des valeurs de densités.
- Décris le mécanisme de fusion partielle en zone de subduction : quels sont les acteurs clés et comment est générée la fusion ?
- Quelles sont les différences majeures entre le volcanisme de dorsale et le volcanisme de subduction (type d'éruption, composition du magma, édifice volcanique) ?
Exercice 4 — Points chauds et panaches mantelliques
/ 3 pts- Explique ce qu'est un point chaud et le mécanisme de fusion associé.
- Comment l'étude du chapelet d'îles hawaïen permet-elle de déterminer la direction et la vitesse de déplacement de la plaque Pacifique ? Donne un exemple chiffré.
Exercice 5 — Synthèse — Cycle de la lithosphère océanique
/ 3 pts- À l'aide de tes connaissances, construis un schéma de synthèse (annoté) montrant le cycle complet de la lithosphère océanique : de sa création (dorsale) à sa destruction (subduction). Indique les types de roches, les phénomènes et les profondeurs approximatives.
- Explique en quoi ce cycle participe au recyclage de la matière à l'échelle planétaire.
Corrigé détaillé — à n'ouvrir qu'après avoir rendu la copie
Exercice 1 — Structure des enveloppes terrestres
Corrigé :
Tableau (2 pts) : Lithosphère océanique : ~5–10 km (croûte) + manteau lithosphérique, rigide, péridotite/basalte. Lithosphère continentale : ~30–200 km, rigide, granite/péridotite. Asthénosphère : jusqu'à ~660 km, ductile, péridotite.
Phrase (1 pt) : La distinction mécanique (lithosphère/asthénosphère) porte sur la rigidité ; la distinction chimique (croûte/manteau) porte sur la composition. Ces deux frontières ne coïncident pas.
Schéma (1 pt) : De haut en bas : croûte (couleur différente selon ocean/continent) | manteau lithosphérique rigide | frontière lithosphère/asthénosphère | asthénosphère ductile.
Exercice 2 — Accrétion océanique à la dorsale
Corrigé :
Mécanisme (2 pts) : L'asthénosphère remonte par convection sous la dorsale. La diminution de pression (décompression adiabatique, sans hausse de T) abaisse la température sous le solidus → fusion partielle de la péridotite (1–25 %). Le magma basaltique s'injecte dans des fissures : basaltes en coussin (surface), sheeted dykes, gabbros (profondeur), péridotite résiduelle.
Calcul (2 pts) : $d = v \times t = 2{,}5 \text{ cm/an} \times 50 \times 10^6 \text{ an} = 125 \times 10^6 \text{ cm} = 1\,250 \text{ km}$ (de chaque côté).
Magnétostratigraphie (1 pt) : Les basaltes enregistrent l'orientation du champ magnétique lors de leur refroidissement. Les inversions de polarité forment des bandes symétriques de part et d'autre de la dorsale ; en comparant avec l'échelle de temps des inversions connues, on date la croûte à chaque distance.
Exercice 3 — Zones de subduction et volcanisme associé
Corrigé :
Subduction (2 pts) : La lithosphère océanique jeune (ρ ≈ 3,0 g/cm³) est légèrement moins dense que l'asthénosphère (ρ ≈ 3,2–3,3 g/cm³). En vieillissant et se refroidissant, sa densité augmente jusqu'à dépasser celle de l'asthénosphère (~3,3 g/cm³), ce qui déclenche le plongement (slab pull).
Mécanisme (2 pts) : Le panneau plongeant (croûte océanique hydratée) atteint ~100 km de profondeur → déstabilisation des minéraux hydroxylés (serpentine, amphiboles) → libération d'eau → migration dans le coin mantellique de la plaque chevauchante → abaissement du solidus → fusion partielle du manteau chevauchant → magma andésitique.
Comparaison (1 pt) : Dorsale : basalte, effusif, pillow lavas, faible explosivité. Subduction : andésite/rhyolite, explosif, stratovolcan (ex. Pinatubo), nuées ardentes.
Exercice 4 — Points chauds et panaches mantelliques
Corrigé :
Point chaud (1,5 pt) : Un point chaud est une zone de volcanisme intra-plaque liée à un panache mantellique : une colonne de matière mantellique anormalement chaude qui remonte depuis le manteau profond (limite manteau/noyau). Lors de la remontée, la décompression adiabatique déclenche la fusion partielle → magma basaltique. Le point chaud est fixe par rapport au manteau profond.
Chapelet hawaïen (1,5 pt) : L'île la plus jeune (Grande Île) est au-dessus du point chaud actuel. Les îles plus anciennes s'éloignent vers le nord-ouest, reflétant le déplacement de la plaque Pacifique. En mesurant la distance entre deux îles d'âge connu et en divisant par la différence d'âge, on calcule la vitesse : ex. si Oahu (3,7 Ma) est à ~330 km de la Grande Île → vitesse ≈ 330/3,7 ≈ 89 km/Ma ≈ 9 cm/an vers le nord-ouest.
Exercice 5 — Synthèse — Cycle de la lithosphère océanique
Corrigé :
Schéma annoté (2 pts) : Le schéma doit montrer : Dorsale (accrétion, basaltes/gabbros, fusion par décompression) → plancher océanique qui s'écarte → vieillissement, refroidissement, densification → zone de subduction (fosse, panneau plongeant, plan de Wadati-Benioff) → déshydratation à ~100 km → volcanisme d'arc andésitique → assimilation de la lithosphère dans le manteau profond. Profondeurs annotées : dorsale ~0–10 km ; déshydratation ~100 km ; subduction max ~700 km.
Recyclage (1 pt) : La matière mantellique est transformée en croûte océanique à la dorsale (magma basaltique), vieillissant et plongeant en subduction. Elle est partiellement re-fondue (volcanisme d'arc) et le reste est intégré dans le manteau profond, qui sera à nouveau mobilisé par convection. C'est un cycle continu (durée ~100–200 Ma pour la lithosphère océanique) qui maintient la taille approximativement constante des plaques.
Ce contrôle de spécialité svt 1ʳᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Les phénomènes géologiques aux interfaces lithosphère-asthénosphère » : 5 exercices, 60 minutes, noté sur 20. Le corrigé détaillé est dépliable sous le sujet.
- Exercice 1 — Structure des enveloppes terrestres/ 4 pts
- Exercice 2 — Accrétion océanique à la dorsale/ 5 pts
- Exercice 3 — Zones de subduction et volcanisme associé/ 5 pts
- Exercice 4 — Points chauds et panaches mantelliques/ 3 pts
- Exercice 5 — Synthèse — Cycle de la lithosphère océanique/ 3 pts
Notions évaluées
Structure interne de la Terre et propriétés des enveloppes, Les dorsales océaniques : accrétion et fusion partielle, La subduction : plongée de la lithosphère océanique, Le volcanisme aux zones de subduction, Les points chauds : panaches mantelliques, Bilan thermique et mécanique des interfaces.
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours.
- Refaire les exercices corrigés et les compréhension.
- Se tester avec le QCM (37 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 60 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
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Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Les phénomènes géologiques aux interfaces lithosphère-asthénosphère » ?
- 60 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé détaillé se déplie sous le sujet, à n'ouvrir qu'après avoir rendu la copie.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 60 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme de spécialité svt de première ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Les phénomènes géologiques aux interfaces lithosphère-asthénosphère » du programme officiel de spécialité svt en première, soit Structure interne de la Terre et propriétés des enveloppes, Les dorsales océaniques : accrétion et fusion partielle, La subduction : plongée de la lithosphère océanique, Le volcanisme aux zones de subduction.
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