Lithotheque - SVT Mayotte

Les changements du climat des 700 000 dernières années.

- Les carottes de glace forées dans les calottes polaires et les carottes sédimentaires des fonds océaniques ou lacustres permettent de reconstituer les variations climatiques des 700 000 dernières années..

- Les variations locales de la température au dessus des calottes polaires sont déduites de la composition isotopique de l'oxygène ( 18 O/ 16 O) de la glace. Ces variations de température sont corrélées à des variations de concentration en gaz à effet de serre dans l'atmosphère. En dehors des pôles, les variations climatiques locales sont déduites de l'étude de carottes sédimentaires de lacs ou de tourbières.

- Les variations globales du volume des calottes glaciaires et des glaciers, représentatives des changements climatiques à l'échelle de la planète, sont déduites de la composition isotopique de l'oxygène ( 18 O/ 16 O) des tests carbonatés dans les sédiments océaniques.

Limites :
Les mécanismes de fractionnement isotopique de l’oxygène ne sont pas au programme.

- Les variations climatiques montrent des alternances de périodes glaciaires et interglaciaires. Un cycle de 100 000 ans rythme les glaciations . Des cycles de réchauffement-refroidissement sont observés entre deux maximum glaciaires avec des périodes de 43 000, 24 000 et 19 000 ans.

- Bilan explicatif : ces périodicités s'expliquent par les variations régulières des paramètres orbitaux de la Terre. Ces paramètres déterminent la répartition et les variations au cours du temps de l'énergie solaire reçue aux différentes latitudes (cf. programme de la classe de seconde).

- Cependant, les seules variations de l'ensoleillement n'expliquent pas l'amplitude observée des variations de températures. D'autres phénomènes interdépendants modulent l'effet astronomique. Parmi ces phénomènes, on étudie à titre d'exemple deux d'entre eux :
     - les variations de l'albédo de la planète
       L'albédo est l'un des facteurs qui contrôle la température de        surface de la Terre. Il est fonction entre autres du couvert végétal et        de l'extension des calottes polaires quieux mêmes        dépendent de         la température.
     - les variations de la teneur en CO 2 atmosphérique
- Le CO 2 participe à l'effet de serre de la planète. Sa concentration dans l'atmosphère est en équilibre avec celle de l'océan. Lorsque la température augmente, la solubilité de CO 2 dans l'océan diminue, l'équilibre précédent est déplacé : du CO 2 passe de l'océan dans l'atmosphère ce qui induit une augmentation de l'effet de serre.

Limites : les interactions entre les différents phénomènes qui modulent l’effet astronomique ne sont pas au programme.
L’étude des paramètres orbitaux de la Terre n’est pas au programme.

Retour à l'accueil	Notions et programmes

Programmes du cycle central
Première scientifique
Terminale scientifique
Enseignement de spécialité

CINQUIEME
Géologie externe : évolution des paysages
Connaissances	Capacités déclinées dans une situation d’apprentissage	Commentaires
Les roches, constituant le sous-sol, subissent à la surface de la Terre une érosion dont l'eau est le principal agent. Les roches résistent plus ou moins à l'action de l'eau. Le modelé actuel du paysage résulte de l’action de l’eau sur les roches, du transport des particules et de leur accumulation sur place. La sédimentation correspond essentiellement au dépôt de particules issues de l’érosion. Les sédiments sont à l’origine des roches sédimentaires. Les roches sédimentaires peuvent contenir des fossiles : traces ou restes d’organismes ayant vécu dans le passé. Les observations faites dans les milieux actuels, transposées aux phénomènes du passé, permettent de reconstituer certains éléments des paysages anciens. Les roches sédimentaires sont donc des archives des paysages anciens. L’action de l’Homme, dans son environnement géologique, influe sur l’évolution des paysages. L’Homme prélève dans son environnement géologique les matériaux qui lui sont nécessaires et prend en compte les conséquences de son action sur le paysage. L’Homme peut prévenir certaines catastrophes naturelles en limitant l’érosion.	Observer, recenser et organiser des informations pour identifier les éléments significatifs du modelé dans un paysage local. Présenter ces informations sous une forme appropriée. Exprimer à l’écrit les résultats d’une recherche sur le terrain . Formuler des hypothèses sur les effets de l’eau sur des roches. Participer à la conception d’un protocole et le mettre en oeuvre afin de mettre en relation les propriétés des roches et les modelés observés. Valider ou invalider les hypothèses formulées. Mettre en oeuvre un raisonnement pour expliquer le modelé du paysage à partir des observations et des expériences. Participer à la conception et la mise en oeuvre d’une maquette modélisant le transport et le dépôt des particules. Percevoir la différence entre réalité et simulation (modélisation) afin de réfléchir à la validité d’une maquette. Observer, recenser et organiser des informations relatives aux dépôts actuels. Formuler des hypothèses afin de relier les indices géologiques à un paysage ancien. Observer, recenser et organiser des informations afin de déterminer un organisme fossile. Observer, recenser et organiser des informations afin de placer un organisme fossile dans la classification. Mettre en oeuvre un raisonnement pour décrire les conditions et le milieu de dépôt d'un sédiment ancien. Observer, recenser et organiser des informations afin de comprendre la nécessité d’exploitation de matériaux géologiques et de percevoir les effets de cette exploitation sur l’environnement. Observer, recenser et organiser des informations relatives au risque d’accidents naturels (glissements de terrain, inondations, effondrements, éboulements…).	La géologie étant une science de terrain, on s’appuie sur un exemple local, à partir d’observations de terrain. L’étude de fossiles réalisée dans cette partie prépare l’approche de la notion d’évolution développée en classe de troisième. Sont exclus : - la description pour elle-même des paysages, l'explication globale du paysage choisi, l'étude typologique des paysages ; - l'étude détaillée des processus de fossilisation ; - l'étude pour elle-même des roches et de leurs propriétés ; - l'étude pour elle-même de cartes ; - l'étude de la formation d’un matériau et de son exploitation ; - l’altération chimique des roches ; - la notion de cycle sédimentaire ; - la recherche de corrélations régionales dans la reconstitution de paysages. Thèmes de convergence : développement durable, sécurité

QUATRIEME
L'activité interne du globe
Connaissances	Capacités déclinées dans une situation d’apprentissage	Commentaires
Les séismes correspondent à des vibrations brutales du sol qui se propagent. Ils résultent d'une rupture des roches en profondeur provoquent des déformations à la surface de la Terre. Des contraintes s'exerçant en permanence sur les roches conduisent à une accumulation d’énergie qui finit par provoquer leur rupture. Le foyer du séisme est le lieu où se produit la rupture. A partir du foyer, la déformation se propage sous forme d'ondes sismiques. Les séismes sont particulièrement fréquents dans certaines zones de la surface terrestre. Ils se produisent surtout dans les chaînes de montagnes, près des fosses océaniques et aussi le long de l'axe des dorsales. Le volcanisme est l'arrivée en surface de magma et se manifeste par deux grands types d’éruptions. Les manifestations volcaniques sont des émissions de lave et de gaz. Les matériaux émis constituent l’édifice volcanique. L’arrivée en surface de certains magmas donne naissance à des coulées de lave, l’arrivée d’autres magmas est caractérisée par des explosions projetant des matériaux. Les magmas sont contenus dans des réservoirs magmatiques localisés, à plusieurs kilomètres de profondeur. Les volcans actifs ne sont pas répartis au hasard à la surface du globe. Les volcans actifs sont alignés en majorité en bordure de continent, dans des arcs insulaires, le long de grandes cassures er des dorsales océaniques. Quelques volcans actifs sont isolés. La partie externe de la Terre est formée de plaques lithosphériques rigides reposant sur l'asthénosphère qui l’est moins. La répartition des séismes et des manifestations volcaniques permet de délimiter une douzaine de plaques. Les plaques sont mobiles les unes par rapport aux autres et leurs mouvements transforment la surface du globe. À raison de quelques centimètres par an, les plaques s’écartent et se forment dans l'axe des dorsales. Elles rapprochent et s'enfouissent au niveau des fosses océaniques. La collision des continents engendre des déformations et aboutit à la formation de chaînes de montagnes. Les aléas sismiques et volcaniques dus à l’activité de la planète engendrent des risques pour l’Homme. Les principales zones à risque sismique et/ou volcanique sont bien identifiées. L'Homme réagit face aux risques en réalisant : - une prévision des éruptions volcaniques efficace fondée sur la surveillance et la connaissance du fonctionnement de chaque volcan et par l’information et l’éducation des populations ; - une prévention sismique basée sur l’information et l’éducation des populations (zones à risques à éviter, constructions parasismiques, conduites à tenir avant, pendant et après les séismes). La prévision à court terme des séismes est impossible actuellement. Des plans d’aménagement du territoire tenant compte de ces risques sont mis en place ainsi que des plans de secours et des plans d’évacuation des populations.	Observer, recenser les différents phénomènes qui caractérisent un séisme. Participer à la conception et la mise en oeuvre d’un protocole pour modéliser un séisme et le trajet des ondes sismiques dans la Terre. Formuler des hypothèses reliant les manifestations d'un séisme à des phénomènes qui se déroulent en profondeur. Valider ou invalider ces hypothèses à partir des données de terrain et de celles issues du modèle. Percevoir la différence entre réalité et simulation (modélisation) afin de réfléchir à la validité du modèle de propagation des ondes. Recenser des informations pour localiser les zones sismiques à l'échelle mondiale. Observer et recenser les manifestations de différentes éruptions volcaniques et les produits émis pour identifier deux grands types d’éruptions. Faire un schéma (en respectant les conventions) des différentes parties d’un édifice volcanique. Recenser et organiser des informations pour relier les magmas en profondeur et les deux types d’éruption. Recenser des informations pour localiser les zones volcaniques à l’échelle mondiale. Exploiter les résultats des variations de vitesse d’ondes sismiques pour en déduire la limite lithosphère–asthénosphère. Traduire (en respectant des conventions) sous la forme d’un schéma : - les mouvements aux limites de plaques ; - le fonctionnement de la lithosphère. Situer dans le temps des découvertes scientifiques en exploitant les textes de Wegener. Observer, recenser et organiser des informations relatives aux mouvements des plaques, aux phénomènes associés et aux déformations. Présenter ces informations sous une forme appropriée. Participer à la conception et la mise en oeuvre d’un protocole pour modéliser les déformations à la surface de la Terre. Recenser et organiser des informations pour apprécier l’aléa sismique ou volcanique et prévenir les risques pour les populations et les constructions. Présenter ces informations sous une forme appropriée.	A l’école primaire, les séismes sont étudiés dans la partie Le ciel et la Terre ainsi que les risques pour les sociétés humaines. Thèmes de convergence : énergie, développement durable, sécurité A l’école primaire, les volcans sont étudiés dans la partie Le ciel et la Terre ainsi que les risques Est exclue l’étude systématique des différents types d'éruptions et des différents types d'édifices volcaniques Thèmes de convergence : énergie, développement durable, sécurité Sont exclues : - l'étude complète de la structure du globe ; - la nature des roches qui composent la lithosphère et l’asthénosphère ; - l'étude des mouvements convectifs ; - l’étude de l’origine de l’énergie responsable du mouvement des plaques. Thèmes de convergence : énergie, développement durable, sécurité

Structure et composition chimique de la Terre
Activités envisageables	Notions et contenus
- Expérience analogique de réflexion et de réfraction des ondes sismologiques sur une interface à l'aide d'ondes lumineuses. - Mise en évidence de la zone d'ombre sismologique due au noyau de la Terre. - À partir de l'étude d'affleurements, mise en évidence des textures et compositions chimiques d'échantillons représentatifs des enveloppes accessibles de la Terre : péridotites, granitoïdes, basaltes. - La taille relative de l'échantillon et des minéraux ou verre qui le constituent impose le choix de la quantité de roches à prélever pour obtenir une composition chimique représentative de l'objet étudié. - Calcul de la composition chimique du noyau,connaissant celle des météorites de type chondrite et celle des péridotites du manteau.	Origine, différenciation et structure interne de la Terre. - L'étude de la propagation des ondes sismiques montre que la Terre est structurée en enveloppes concentriques de tailles, masses et masses volumiques différentes : la croûte (continentale ou océanique), le manteau et le noyau. Les enveloppes sont séparées par des discontinuités physiques et/ou chimiques. La lithosphère se distingue de l'asthénosphère sous-jacente par un comportement rigide. - La température, la pression et la masse volumique varient avec la profondeur. - Cette structure de la Terre résulte, d'une part de sa formation par accrétion de petits corps dont les météorites de type chondrite sont les vestiges, d'autre part de sa différenciation. Composition chimique de la Terre : des échantillons naturels aux matériaux inaccessibles. - Seuls les matériaux de la croûte et du manteau supérieur sont observables à la surface de la Terre. Les enveloppes de la Terre, accessibles par échantillonnage, ont des compositions chimiques différentes que l'on détermine à partir de l'étude de roches représentatives. Ces roches sontformées de minéraux et/ou de verre. - La composition chimique des enveloppes de la Terre est dominée par un nombre limité d'éléments dits "majeurs" (Si, O, Mg, Fe, Ca, Na, K, Al). - Les principaux minéraux qui hébergent ces éléments sont : olivines, pyroxènes, feldspaths, quartz, amphiboles et micas. La composition chimique des roches est présentée en % massique d'éléments chimiques. - Les matériaux du manteau profond et du noyau sont inaccessibles. - On peut néanmoins, par des modèles et des raisonnements qui tiennent compte de la formation de la Terre à partir des chondrites, préciser leurs compositions. Limites : la structure détaillée des minéraux et la minéralogie exhaustive ne sont pas au programme.
La lithosphère et la tectonique des plaques
Activités envisageables	Notions et contenus
- Les fondements de la tectonique des plaques(Wegener et la dérive des continents, Vineet Matthews) : lecture critique de documents historiques. - Calcul des vitesses et sens de déplacementdes plaques lithosphériques à partir de données géologiques. - Exploitation de la carte des âges du fond des océans : symétrie des âges dans l'océan Atlantique; dissymétrie des âges dans l'océan Pacifique ; largeur variable d'un océan à l'autre des sédiments d'âge donné, alignements devolcans de points chauds. - Mise en évidence des variations des vitesses dans l'espace et dans le temps. - Calcul de vitesse et sens de déplacement des plaques à partir de données GPS. - Réalisation d'un document de travail récapitulatif qui constitue une référence que l'élève va utiliser et approfondir dans sa progression, au cours des années de première et de terminale.	Découpage de la lithosphère en plaques d'épaisseur variable, peu déformables à l'exception de leurs limites. - Le relief de la Terre, la distribution géographique des volcans et des séismes, les contours des bordures continentales sont des signatures de la tectonique des plaques. Mouvements relatifs des plaques : divergence au niveau des dorsales océaniques où elles se forment, convergence dans les zones de subduction et de collision où elles disparaissent, coulissage le long des failles transformantes. - Différentes données géologiques (âges des sédiments des fonds océaniques, alignement desvolcans de points chauds, anomalies magnétiques) permettent de reconstruire les directions et les vitesses des mouvements des plaques ainsi que leurs variations pour les 180 derniers millions d'années de l'histoire de la Terre. - Ces directions et vitesses sont mesurables sur des échelles de temps de quelques années parles techniques de positionnement par satellites (GPS : Global Positioning System). - Le modèle de la cinématique globale des plaques, fondé et construit sur des observations géologiques et géophysiques, est validé et affiné par ces mesures pratiquement instantanées. L'étude de la divergence se fait en classe de première. La convergence est présentée en classe de première et sera développée en classe terminale. Limites : les détails des techniques de positionnement GPS ne sont pas au programme.
Divergence et phénomène liés
Activités envisageables	Notions et contenus
- Expériences analogiques de tectonique en extension et comparaison avec les observations géologiques. - Des péridotites aux basaltes. Formation des basaltes par fusion partielle des péridotites. - Nature et chimie de la lithosphère océanique : roches initiales, roches hydratées et/ou déformées. - Nature des roches sédimentaires des marges passives et des fonds océaniques : enregistrement de l'histoire d'un océan.	Formation et divergence des plaques lithosphériques au niveau des dorsales océaniques. Activités tectoniques et magmatiques associées - Tectonique : la morphologie, la présence de séismes et les failles normales qui structurent les dorsales océaniques attestent de mouvements en extension. - Magmatisme : les dorsales océaniques sont le siège d'une production importante de magma : de l'ordre de 20 km 3 par an. Ces magmas sont issus de la fusion partielle des péridotites du manteau induite par décompression. Ils sont de nature basaltique. La fusion partielle leur donne une composition chimique différente de celle de la roche source. Le refroidissement plus ou moins rapide des magmas conduit à des roches de textures différentes (basaltes/gabbros). En s'éloignant de la dorsale, la lithosphère océanique se refroidit, s'hydrate et s'épaissit. - Marges passives des continents : elles sont structurées par des failles normales et sont le siège d'une sédimentation importante . Elles ont enregistré l'histoire précoce de la rupture continentale et de l'océanisation. L'activité des failles normales, héritage de rifts continentaux , témoigne de l'amincissement de la lithosphère et de sa subsidence .
La machinerie thermique de la Terre
Activités envisageables	Notions et contenus
- Expérience analogique de convection. - Estimation de la quantité de laves émise parun point chaud (ex : trapps du Deccan ou plateaux océaniques) à partir de cartes et decoupes géologiques. Comparaison avec laquantité de basaltes produite par le volcanisme des dorsales océaniques.	Dissipation de l'énergie interne de la Terre - Le flux de chaleur en surface en est la manifestation principale. La chaleur interne a pour origine essentielle la désintégration de certains isotopes radioactifs. Convection du manteau terrestre - La fabrication de la lithosphère océanique, la subduction et les mouvements des plaques lithosphériques sont les manifestations d'une convection thermique à l'état solide du manteau (transport de chaleur par mouvement de matière). Les dorsales océaniques traduisent des courants montants chauds de matériel du manteau. Les plaques en subduction traduisent des courants descendants froids. Points chauds - Le magmatisme lié aux points chauds marque la remontée ponctuelle de matériel du manteauprofond. Il s'exprime par des éruptions massives de laves basaltiques (plateaux océaniques, trapps, alignements insulaires).
La classe sur le terrain, une démarche scientifique
Activités envisageables	Notions et contenus
	- La sortie de terrain a pour objectif d'observer des affleurements, de s'approprier logiquement l'information géologique et les questions qu'elle soulève, de sensibiliser l'élève à l'importance de la collecte des données de terrain. Le contexte et les problèmes géologiques choisis doivent se rattacher au contenu du programme. - Cette sortie géologique a également pour objectif une approche concrète de la diversité morphologique des végétaux en liaison avec leur environnement.

La mesure du temps dans l'histoire de la Terre et de la vie
Activités envisageables	Notions et contenus
-Datation relative d'évènements à partir d'exemples et d'observations : -sur le terrain (superposition, discordance et déformation des couches) ; - sur des échantillons (fossiles, minéraux) ; -sur des coupes géologiques(discordances, intrusions) ; -sur des photographies et des images à diverses échelles (discordances).	Datation relative - La datation relative permet d'ordonner les uns par rapport aux autres des structures (strates, plis, failles, minéraux) et des événements géologiques variés (discordance, sédimentation, intrusion , orogenèse). Limites : Le détail des structures, leur inventaire exhaustif et les mécanismes de déformation ne sont pas au programme. - La datation relative repose sur les principes de la chronologie relative qui ont permis d'établir l'échelle stratigraphique des temps géologiques. Ces principes sont : - superposition, - continuité, - recoupement, - identité paléontologique. Limites : L’utilisation de ces principes pour l’établissement de l’échelle stratigraphique internationale n’est pas au programme. La connaissance de l’échelle stratigraphique internationale des temps géologiques n’est pas au programme. La reconstitution de l’histoire géologique d’une région n’est pas au programme, on se limitera à l’étude de successions simples d’événements géologiques.
- Calcul de l'âge d'une couche à partir de résidus de bois carbonisés (traces de peuplement, coulées volcaniques récentes ayant brûlé une végétation). - Utilisation de datations absolues K-Ar pour encadrer l'âge de gisements fossilifères d'hominidés dans les séries volcanosédimentaires du rift est-africain.	Datation absolue - La chronologie absolue, en donnant accès à l'âge des roches et des fossiles, permet de mesurer les durées des phénomènes géologiques. Elle permet aussi de situer dans le temps l'échelle relative des temps géologiques. - La chronologie absolue est fondée sur la décroissance radioactive de certains éléments chimiques : elle exploite la relation qui existe entre rapports isotopiques et durée écoulée depuis la “ fermeture du système ” contenant les isotopes. - Les radio-chronomètres sont choisis en fonction de la période de temps que l'on cherche à explorer. - Pour les derniers millénaires on utilise le carbone 14 ( 14 C) dont la quantité lors de la fermeture du système est connue. La mesure de la quantité de 14 C restante dans l'échantillon permet de trouver un âge. Lorsque tous les éléments radioactifs ont disparu de l'échantillon, la datation n'est plus possible. Pour des périodes plus anciennes on peut, par exemple, utiliser le couple potassium-argon (K-Ar). La quantité initiale lors de la fermeture du système est négligeable. La contamination par l'argon de l'atmosphère rend difficile la détection de l'argon issu de la désintégration du potassium avant que la roche ait atteint un certain âge. On utilise aussi le couple rubidium-strontium (Rb-Sr). Pour trouver l'âge d'une roche il est alors nécessaire de mesurer les rapports isotopiques de plusieurs minéraux de la même roche ayant cristallisé au même moment (les quantités initiales des éléments et le moment de la fermeture du système étant inconnus). Limites : La signification des rapports isotopiques initiaux n’est pas au programme.
La convergence lithosphérique et ses effets
Activités envisageables	Notions et contenus
- Analyse de documents (cartes, coupes, base de données sismiques, photographies) permettant de dégager les principales caractéristiques des marges actives actuelles: - fosse océanique, - chaîne de montagnes, - arc magmatique, - prisme d'accrétion, - bassin arrière-arc. On exclura tout document relatif à la gravimétrie. - Construction de plan(s) de Wadati/Benioff à partir des profondeurs des foyers des séismes. - À partir des densités moyennes de la croûte océanique et du manteau lithosphérique, calcul de la densité moyenne de la lithosphère océanique en fonction de son épaisseur et de son âge. Comparaison avec la densité de l'asthénosphère. - Etude (texture, composition) de roches magmatiques : - volcaniques (andésite, rhyolite ) - plutoniques (granitoïde). - Observation des minéraux et des structures minérales témoignant de transformations minéralogiques dans les métabasaltes ou métagabbros de la croûte océanique subduite : minéraux typiques des zones de subduction (glaucophane, grenat, jadéite). - Utilisation de grilles pétrogénétiques pour retrouver les conditions d'apparition de ces minéraux.	Convergence et subduction La convergence se traduit par la disparition de lithosphère océanique dans le manteau, ou subduction. - La lithosphère océanique s'enfonce sous la marge active d'une plaque comprenant une croûte continentale ou une croûte océanique. Les caractéristiques principales des zones de subduction sont : - La présence de reliefs particuliers (positifs et négatifs). - Une activité magmatique importante. - Une déformation lithosphérique importante. - Une répartition particulière des flux de chaleur. Limites : Les caractéristiques gravimétriques des zones de subduction ne sont pas auprogramme. - La distribution géométrique des séismes matérialise le plongement d'une portion rigide de lithosphère à l'intérieur du manteau plus chaud et ductile. Limites : L’étude exhaustive de la diversité des structures et des fonctionnements des zones de subduction n’est pas au programme. On se limite à la distinction entre subduction sous une marge continentale et subduction intra-océanique. - L'évolution de la lithosphère océanique qui s'éloigne de la dorsale s'accompagne d'une augmentation de sa densité, jusqu'à dépasser la densité de l'asthénosphère : cette différence de densité est l'un des principaux moteurs de la subduction. Les zones de subduction sont le siège d'une importante activité magmatique caractéristique : volcanisme, mise en place de granitoïdes. Limites : Les caractéristiques chimiques des séries magmatiques et la diversité des dynamismes éruptifs ne sont pas au programme. - Le magma provient de la fusion partielle des péridotites au-dessus du plan de Bénioff, cette fusion est due à l'hydratation du manteau. - L'eau provient de la déshydratation des roches de la plaque plongeante. Le long du plan de Bénioff, les roches de la lithosphère océanique sont soumises à des conditions de pression et de température différentes de celles de leur formation. Elles se transforment et se déshydratent. Des minéraux caractéristiques des zones de subduction apparaissent.
- Reconnaissance et étude (terrain, coupes, photographies) des indices d'une subduction et d'une collision : - roches, structures minéralogiques portant les traces dela subduction ; - plis, failles et charriages : traces de la collision. - Mise en évidence de l'épaississement à partir de l'analyse de profils sismiques levés au travers de chaînes de montagnes.	Convergence et collision continentale - Dans les Alpes franco-italiennes affleurent des roches qui contiennent des témoins minéralogiques des conditions de pression et température d'une subduction. Il s'agit d'éléments d'une ancienne lithosphère océanique subduite et ramenée en surface (ophiolites). - Dans les Alpes franco-italiennes affleurent des témoins de marges passives : sédiments, blocs basculés et de croûte océanique non subduite (ophiolites). Les marges passives sont déformées et témoignent de la collision continentale. La convergence est ici absorbée par la déformation des marges qui se raccourcissent et s'épaississent, conduisant à la formation d'une chaîne de montagnes. Les conséquences les plus visibles du raccourcissement et de l'épaississement de la croûte continentale sont : - une topographie particulière (des reliefs élevés associés à une racine crustale), - des plis, des failles et des charriages. Limites : Les mécanismes de l’obduction ne sont pas au programme. Le détail des structures, leur inventaire exhaustif et les mécanismes de déformation ne sont pas au programme. - Après la collision, la chaîne de montagnes est le lieu d'une évolution tardive : érosion en surface , fusion partielle en profondeur. Limites : Les processus d’évolution tardive des chaînes sont simplement évoqués ; ils ne sont pas au programme et ne feront pas l’objet d’une question au baccalauréat. - La fin de ce chapitre est l'occasion de dresser un rapide bilan de la dynamique de la lithosphère, de l'ouverture océanique à la naissance d'une chaîne de montagnes.
Couplage des évènements biologiques et géologiques au cours du temps
Activités envisageables	Notions et contenus
Repérage des crises en analysant des indices sédimentologiques et paléontologiques dans des colonnes stratigraphiques . Exemple de l'extinction des dinosaures, des ammonites et de la majorité des foraminifères planctoniques. Analyse de documents relatant les conséquences à plus ou moins long terme du comportement humain sur la préservation ou la destruction de l'environnement.	À l'échelle des temps géologiques, des modifications brutales et globales liées à des événements planétaires affectent le monde vivant : ce sont les crises. Elles alternent avec des périodes plus longues de relative stabilité. La limite Crétacé-Tertiaire : un événement géologique et biologique majeur - La limite Crétacé-Tertaire (il y a 65 millions d'années) est caractérisée par l'extinction massive et rapide d'espèces et de groupes systématiques des milieux continentaux et océaniques. Certains groupes survivent à la crise, ils se diversifient rapidement en occupant toutes les niches écologiques. - L'origine de ces événements pourrait être la conjonction de deux phénomènes géologiques. Le premier est lié à la dynamique de la planète et correspond notamment aux conséquences de la mise en place des trapps du Deccan ; le second est associé à la chute d'un astéroïde dont le cratère de Chixulub est la trace. Les crises biologiques, repères dans l'histoire de la Terre - Au cours de l'histoire de la Terre, les phénomènes comme la crise Crétacé-Tertiaire ont un caractère exceptionnel. Ils ont une influence majeure sur l'évolution de la biosphère. - Durant les 500 derniers millions d'années sont survenues plusieurs crises majeures pour lesquelles des extinctions biologiques massives sont corrélées à : - des phénomènes géologiques internes (tectonique des plaques, panaches mantelliques et volcanisme associé) ; - des phénomènes d'origine extraterrestre (chute d'astéroïdes). Produit récent de l'évolution biologique, l'Homme a les moyens d'avoir une influence sur l'avenir de la planète. Changements géologiques et modifications de la biosphère sont interdépendants.

Du passé géologique à l'évolution future de la planète
Les climats passés de la Terre
Activités envisageables	Notions et contenus
- Mise en évidence de la globalité et de la périodicité des changements climatiques du quaternaire récent, par l'étude comparée de la composition des bulles de gaz et de la composition isotopique des glaces dans les carottes de glace arctiques et antarctiques. Comparaison avec les enregistrements dans les sédiments océaniques. - Mise en parallèle des variations climatiques terrestres avec les variations de l'énergie solaire reçue par la Terre au cours du temps. - Mise en évidence de la variabilité climatique du quaternaire récent dans les sédiments continentaux des lacs et tourbières : sédimentologie et analyse des pollens dans des séries sédimentaires actuelles et passées.	Les changements du climat des 700 000 dernières années. - Les carottes de glace forées dans les calottes polaires et les carottes sédimentaires des fonds océaniques ou lacustres permettent de reconstituer les variations climatiques des 700 000 dernières années.. - Les variations locales de la température au dessus des calottes polaires sont déduites de la composition isotopique de l'oxygène ( 18 O/ 16 O) de la glace. Ces variations de température sont corrélées à des variations de concentration en gaz à effet de serre dans l'atmosphère. En dehors des pôles, les variations climatiques locales sont déduites de l'étude de carottes sédimentaires de lacs ou de tourbières. - Les variations globales du volume des calottes glaciaires et des glaciers, représentatives des changements climatiques à l'échelle de la planète, sont déduites de la composition isotopique de l'oxygène ( 18 O/ 16 O) des tests carbonatés dans les sédiments océaniques. Limites : Les mécanismes de fractionnement isotopique de l’oxygène ne sont pas au programme. - Les variations climatiques montrent des alternances de périodes glaciaires et interglaciaires. Un cycle de 100 000 ans rythme les glaciations . Des cycles de réchauffement-refroidissement sont observés entre deux maximum glaciaires avec des périodes de 43 000, 24 000 et 19 000 ans. - Bilan explicatif : ces périodicités s'expliquent par les variations régulières des paramètres orbitaux de la Terre. Ces paramètres déterminent la répartition et les variations au cours du temps de l'énergie solaire reçue aux différentes latitudes (cf. programme de la classe de seconde). - Cependant, les seules variations de l'ensoleillement n'expliquent pas l'amplitude observée des variations de températures. D'autres phénomènes interdépendants modulent l'effet astronomique. Parmi ces phénomènes, on étudie à titre d'exemple deux d'entre eux : - les variations de l'albédo de la planète L'albédo est l'un des facteurs qui contrôle la température de surface de la Terre. Il est fonction entre autres du couvert végétal et de l'extension des calottes polaires quieux mêmes dépendent de la température. - les variations de la teneur en CO 2 atmosphérique - Le CO 2 participe à l'effet de serre de la planète. Sa concentration dans l'atmosphère est en équilibre avec celle de l'océan. Lorsque la température augmente, la solubilité de CO 2 dans l'océan diminue, l'équilibre précédent est déplacé : du CO 2 passe de l'océan dans l'atmosphère ce qui induit une augmentation de l'effet de serre. Limites : les interactions entre les différents phénomènes qui modulent l’effet astronomique ne sont pas au programme. L’étude des paramètres orbitaux de la Terre n’est pas au programme.
-Etude de données et documents géologiques attestant des glaciations précambriennes et paléozoïques. Replacer ces traces glaciaires en fonction de la position des continents au cours du temps. -Etude des processus d'altération des roches : utilisation d'analyses chimiques et minéralogiques de roches saines et altérées, d'analyses chimiques d'eau des rivières et d'eau de mer.	Les changements climatiques aux plus grandes échelles de temps - Les variations à courtes échelles de temps vues précédemment se superposent à des variations à beaucoup plus grande échelle de temps. On retrouve ainsi dans les roches : - des traces de périodes glaciaires ; - des traces de périodes chaudes ; - des traces de changements brusques du climat. Limites : L’étude des mécanismes à l’origine des traces de changements climatiques n’est pas au programme. - Les mécanismes des variations climatiques aux grandes échelles de temps impliquent des variations importantes dans la teneur en gaz à effet de serre de l'atmosphère (maximum du CO 2 au Crétacé, minimum au Carbonifère par exemple). Ces variations sont contrôlées en particulier par les processus suivants qui libèrent ou consomment du CO 2 : - l'altération des silicates calciques et magnésiens de reliefs orogéniques consomme du CO 2 ; - la précipitation des carbonates libère du CO 2 et la dissolution des carbonates consomme du CO 2 ; - le piégeage de la matière organique dans les roches stocke du CO 2 ; - le dégazage du manteau par le volcanisme libère du CO 2 dansl'océan et dans l'atmosphère. Limites : L’étude des processus de maturation et de conservation des roches carbonées ainsi que l’étude du dégazage du manteau ne sont pas au programme. Bilan : Envisager les climats du futur. - L'identification des paramètres qui contrôlent le climat de la Terre est essentielle pour construire des modèles climatiques. Les scénarios d'évolution de la température moyenne de la Terre qui, outre la variabilité naturelle du climat, prennent en compte l'impact de l'activité humaine, prévoient un réchauffement de l'ordre de 2 à 5 °C au cours du XXI eme siècle. - Ce réchauffement à l'échelle du siècle se superpose à un refroidissement constant de plus grande ampleur commencé il y a 20 millions d'années.
Les variations du niveau de la mer
Activités envisageables	Notions et contenus
- Mise en évidence des variations du niveau de la mer à deux échelles de temps : - les variations liées aux glaciations du quaternaire par l'analyse de récifs fossiles, de traces de lignes de rivage ou d'activité humaine (ex: grotte Cosquer). - les variations liées aux phénomènes de transgression et de régression du Crétacé supérieur par l'analyse de documents (cartes, vidéos, photographies, échantillons). - Études à partir de divers documents (cartes, photographies, échantillons) des phénomènes de transgression et de régression. Mise en évidence sur la carte géologique du monde et de la France de l'importance mondiale de la transgression du Crétacé supérieur. - Mise en évidence des paramètres de variation du niveau de la mer : - variations de volume de l'eau de mer en fonction de la température ; - variations de la quantité de glace présente sur les terres émergées ; - variations de la profondeur moyenne du fond des océans. - Réalisation d'un bilan quantitatif.	Mise en évidence des variations du niveau de la mer au cours des temps géologiques. - Les variations du niveau de la mer modifient la surface des terres émergées. - Les roches sédimentaires par leur nature et leur extension enregistrent les variations relatives du niveau de la mer. Ces variations se manifestent notamment par des transgressions et des régressions sur les continents. Les causes des variations mondiales du niveau de la mer. - Les variations relatives du niveau de la mer à l'échelle mondiale sont contrôlées par le volume d'eau dans les bassins océaniques. On considère que pendant les 200 derniers millions d'années le volume d'eau sous forme de glace, de liquide et de vapeur est constant. - Les principales causes des variations du niveau de la mer sont : - la dilatation thermique de l'eau (de 10 à 20 cm par siècle) ; - la formation et la destruction des calottes polaires (de l'ordre de la centaine de mètres en 10 000 à 100 000 ans) ; - le volume des bassins océaniques (dont la variation peut aller jusqu'à plusieurs centaines de mètres en une dizaine de millions d'années).