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Logiciel Géocéan |
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Suggestion d'utilisation du logiciel Géocéan en lycée
(Nouveaux programmes de SVT)
Florian HUSSON – Lycée Margueritte de Verdun
Groupe TICEx / SVT – Académie de Nancy-Metz
Un exemple d'utilisation possible de Géocéan en Première S
Place dans la progression
Etude de la dorsale médio-atlantique
Etude de la dorsale Est-Indienne
Ř Télécharger la présentation, les conseils, et l'exemple d'utilisation en 1ère S (sans les illustrations) : document Microsoft Word, 9 pages, 60 Ko
Cliquer sur une image ou sur le lien correspondant pour faire apparaître l'illustration en plein écran
5 semaines environ sont consacrées aux paragraphes « La lithosphère et la tectonique des plaques » et « Divergence et phénomènes liés ».
Les activités proposées ici peuvent s'inscrire, par exemple, dans la progression suivante :
§ Découpage de la lithosphère en plaques d'épaisseur variable, peu déformables à l'exception de leurs limites (relief de la Terre, distribution géographique des volcans et séismes, bordures continentales) – Notion de tectonique des plaques (étude critique d'un texte, …)
§ Les dorsales, frontières de divergence :
- Caractéristiques d'une dorsale et notion d'expansion océanique (Géocéan – cf § B).
- A compléter par l'observation du volcanisme et des failles normales (vidéo par exemple).
§ Méthodes d'étude des mouvements relatifs des plaques :
- Paléomagnétisme et anomalies magnétiques (mise en évidence expérimentale + cours).
- Application à l'exemple de la dorsale indienne (Géocéan – cf § C).
- Autres méthodes d'étude : âge des sédiments profonds (activité à partir par exemple de cartes couleurs), alignement des volcans de points chauds, GPS.
§ Bilan sur les mouvements relatifs des plaques : divergence, convergence, coulissage …
§ Magmatisme associé aux dorsales et formation de la lithosphère océanique
§ Les marges passives des continents et l'océanisation
Cette activité permet de mettre en évidence certaines caractéristiques d'une dorsale (relief, séismes, flux géothermique à relier au magmatisme) et d'introduire la notion d'expansion océanique (âge du plancher de part et d'autre de la dorsale, estimation de la vitesse moyenne de l'expansion) à partir de l'exemple « classique » de la dorsale médio-atlantique (zone SARA).
Les notions de « plaques lithosphériques » et de « tectonique des plaques » ont été présentées auparavant aux élèves. L'activité est complétée par l'observation des failles normales et du volcanisme sous-marin (vidéo par exemple).
L'écran d'accueil du logiciel permet d'abord de repérer la disposition des reliefs sous-marins. A l'aide d'un vidéo-projecteur (ou d'une télé avec convertisseur), on peut s'appuyer sur ce support pour faire quelques rappels et pour introduire la problématique, avant de décrire les fonctions du logiciel.
Après avoir entré un nom (initiales), on localise la zone étudiée : dorsale médio-atlantique (zone SARA), que l'on sélectionne en cliquant sur le rectangle correspondant qui devient bleu.
1/ Morphologie de la dorsale : Utilisation du module « BLOCS »
Cliquer sur l'icône du module « BLOCS ».
Choisir successivement (en cliquant) :
- « commencer un nouveau travail » (si cette option est proposée)
- grille « TOPO.GRD »
- fichier « SARA.DAP » (il peut être nécessaire d'appuyer sur la touche ESC-Echap pour faire afficher cette option)
Dans le menu « Ecran », sélectionner « graduations ». Les couleurs correspondent à des profondeurs et permettent donc de visualiser les reliefs.
En utilisant les icônes en haut à droite de l'écran (s'élever-s'abaisser-pivoter), orienter le bloc diagramme de manière à mieux distinguer la morphologie de la dorsale. Par exemple, une hauteur de 40 et un azimut de 225 donnent une image bien exploitable. L'icône en forme de croix permet de centrer le bloc à l'écran. Le bouton central permet de revenir aux valeurs par défaut pour recommencer. Les autres icônes permettent de modifier la perspective, le zoom, et l'éclairage. Pour plus d'informations, voir volume 1 page 22. L'icône « BLOCS » en bas à droite permet de valider vos modifications.
A partir du bloc diagramme à l'écran, décrire la morphologie de la dorsale.
Bloc-diagramme de la dorsale médio-atlantique(les annotations ont été ajoutées grâce à la fonction « commentaires ») |
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On distingue nettement une chaîne de montagnes sous-marine, on peut mesurer le relief grâce aux profondeurs indiquées, on peut distinguer au centre de la dorsale un « fossé axial » (ce qui n'est pas le cas de toutes les dorsales).
2/ Activité sismique et flux géothermique: Utilisation du module « CARTES »
Quitter le module précédent (menu fichier) sans enregistrer les modifications.
Dans l'écran d'accueil, sélectionner le module « CARTES ».
Choisir successivement (en cliquant) :
- « commencer un nouveau travail » (si cette option est proposée)
- grille « TOPO.GRD »
- valeurs ponctuelles « Séismes », puis « aucune »
Dans le menu « Ecran », sélectionner « Courbes », puis valider en cliquant sur l'icône du module « CARTES » en bas à droite de l'écran : les courbes de niveau s'affichent.
a) En utilisant les curseurs « équidistance » et « altitude », mettre en évidence la dorsale (on peut demander aux élèves de justifier leur démarche : en sélectionnant une équidistance de 200 m, puis uniquement les courbes entre –3000 m et – 2200 m à l'aide du curseur « altitude », on obtient une représentation intéressante de l'axe de la dorsale), puis le fossé axial (par exemple : courbes de – 2600 à – 2200 m). Dans le menu « Ecran », on peut désactiver la fonction « Etiquettes » pour effacer les valeurs des courbes maîtresses, qui surchargent la carte.
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Module « CARTES » : mise en évidence de la dorsale médio-atlantique (les annotations ont été ajoutées grâce à la fonction « commentaires ») |
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b) Dans le menu « Ecran », sélectionner « Symboles », puis valider en cliquant sur l'icône du module « CARTES » en bas à droite de l'écran : chaque symbole représente la localisation de l'épicentre d'un séisme. Relever la distribution géographique des séismes (dans l'axe de la dorsale).En cliquant sur l'icône correspondant aux symboles (« prévisualiser les symboles »), puis sur le symbole carré qui apparaît dans le cadre en haut à droite (« représentation uniforme »), on peut modifier la forme du symbole et réduire sa taille. Le travail peut être imprimé à ce stade (il est annoté manuellement ou avant l'impression en utilisant la fonction « commentaires » du menu « Légendes »).
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dans l'axe de la dorsale médio-atlantique (les annotations ont été ajoutées grâce à la fonction « commentaires », et les symboles ont été modifiés) |
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c) Quitter le module sans enregistrer les modifications, puis refaire rapidement le même travail que précédemment, mais en sélectionnant comme valeurs ponctuelles « Flux » au lieu de « Séismes », puis en choisissant « flux » comme valeur à représenter. Les symboles qui apparaissent sur la carte correspondent à des zones où le flux thermique (que l'on peut présenter aux élèves comme un « dégagement de chaleur ») a été mesuré. La taille du symbole est fonction de la valeur du flux. On peut demander de localiser les zones où ce flux est le plus important (dans l'axe de la dorsale, au niveau de la zone fracturée) : cette observation pourra être ré-investie lorsqu'on abordera le magmatisme associé aux dorsales.
Flux géothermique au niveau de la dorsale médio-atlantique(les annotations ont été ajoutées grâce à la fonction « commentaires », et les symboles ont été modifiés) |
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3/ Répartition des âges du fond de l'océan : utilisation du module « CARTES »
Quitter le module précédent (menu fichier) sans enregistrer les modifications.
Dans l'écran d'accueil, sélectionner le module « CARTES ».
Choisir successivement (en cliquant) :
- « commencer un nouveau travail » (si cette option est proposée)
- grille « AGES.GRD », puis « aucun »
- valeurs ponctuelles « Séismes », puis « aucune »
Dans le menu « Ecran », sélectionner « Courbes » et « Symboles », puis valider en cliquant sur l'icône du module « CARTES » en bas à droite de l'écran. Les symboles (séismes) permettent de visualiser l'axe de la dorsale : la forme et la taille de ces symboles peuvent être modifiées comme précédemment. Chaque courbe relie des points de même âge : en utilisant le curseur correspondant, sélectionner une équidistance de 2 Ma (millions d'années), puis valider.
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Visualisation de l'âge du fond de l'océan (courbes iso-valeurs) La représentation des séismes permet de visualiser l'axe de la dorsale |
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On peut alors proposer aux élèves les questions suivantes (éléments de réponse en italique) :
a) En utilisant le curseur « âge du fond», ne faire apparaître que les terrains les plus récents (0 à 2 Ma) : noter leur localisation (environ dans l'axe de la dorsale).
Localisation de la partie la plus récente de la lithosphère(les annotations ont été ajoutées grâce à la fonction « commentaires ») |
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b) En procédant de la même façon, repérer la localisation des terrains âgés de 2 à 6 Ma, puis de 6 à 10 Ma … (de plus en plus loin de l'axe de la dorsale).
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Répartition des terrains âgés de 2 à 6 Ma, puis de 6 à 10 Ma (les annotations ont été ajoutées grâce à la fonction « commentaires ») |
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c) Conclure quant à l'évolution de l'âge du fond de l'océan quand on s'éloigne de l'axe de la dorsale (plus on s'écarte de l'axe de la dorsale, plus le fond de l'océan est ancien).
d) Sélectionner d'abord une équidistance de 2,5 Ma, puis les âges de 0 à 35 Ma. Valider. Dans le menu « Cartes », sélectionner « Zone de courbes ». Puis, toujours dans le menu « Cartes », choisir « Ajouter une zone de couleur » : attribuer une couleur différente pour une borne inférieure de 5 Ma. Procéder de la même manière, en changeant les couleurs, pour les bornes inférieures suivantes : 10, 15, 20, 25, 30. On peut supprimer les « étiquettes » (âge des courbes) grâce au menu « Ecran », ou modifier leur taille ou leur couleur grâce au menu « Cartes ». Comparer la répartition des âges de part et d'autre de la dorsale : que constatez-vous ? (symétrie, révélée très nettement par les différentes couleurs).
e) A l'aide du curseur correspondant, sélectionner uniquement les terrains d'âge supérieur à 20 Ma, puis valider : que pouvez-vous dire de la surface de cet océan il y a 20 Ma (justifier) ? (surface moins importante car les terrains les plus proches de la dorsale n'existaient pas).
Terrains d'âge supérieur à 20 Ma(les annotations ont été ajoutées grâce à la fonction « commentaires ») |
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f) Expliciter alors la notion d'expansion océanique.
Remarque : il est aussi possible de visualiser cette répartition symétrique grâce au module « BLOCS » :
Quitter le module précédent (menu fichier) sans enregistrer les modifications. Dans l'écran d'accueil, sélectionner le module « BLOCS », puis choisir successivement : « commencer un nouveau travail » (si cette option est proposée), « AGES.GRD », puis « aucun »
Désactiver la fonction « ombres » du menu « Ecran », puis orienter le bloc diagramme selon une vue de dessus (hauteur = 90, azimut = 180).
Visualisation de l'expansion grâce au module « BLOCS »(les annotations ont été ajoutées grâce à la fonction « commentaires ») |
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4/ Document-bilan et vitesse d'expansion : utilisation du module « COUPES »
Quitter le module précédent (menu fichier) sans enregistrer les modifications.
Dans l'écran d'accueil, sélectionner le module « COUPES ».
Choisir successivement (en cliquant) :
- « commencer un nouveau travail » (si cette option est proposée)
- grille « TOPO.GRD »
- « Données d'âge du plancher »
- « AGES.GRD »
- « aucun »
- « SEISMES.DAT »
- « SARA.DAP » » (il peut être nécessaire d'appuyer sur la touche ESC-Echap pour afficher cette option)
Choisir, à l'aide de la souris, un profil de coupe perpendiculaire à l'axe de la dorsale : placer le point A de coordonnées (xA = - 45,71 et yA= 29,92) puis le point B de coordonnées (xB = - 41,69 et yB= 27,26). Il paraît impossible de ne pas indiquer aux élèves les coordonnées permettant d'obtenir un profil interprétable…En cas d'erreur lors de cette manipulation, on peut recommencer rapidement grâce au menu « Courbes », en sélectionnant l'option « Extrémités ».
Vérifier dans le menu « Ecran », que l'option « profils lissés » est activée.
Effacer le fond de carte en cliquant sur l'icône correspondante (à droite de l'écran, vers le milieu).
Afficher le profil sismique puis le profil d'âge en cliquant sur les icônes correspondantes en haut à droite de l'écran (la profondeur des séismes, 10 km, est arbitraire : seule leur localisation par rapport à la dorsale est à considérer).
Document-bilan obtenu(l'annotation en jaune a été ajoutée grâce à la fonction « commentaires ») |
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Imprimer le travail. Découper, coller et annoter les profils. Des annotations peuvent être apportées avant l'impression (fonction « commentaires » du menu « Légendes »).
Estimer, grâce à la courbe « âge », la vitesse moyenne de l'expansion océanique dans cette région, au cours des 20 derniers millions d'années (vitesse = inverse de la pente de la courbe). Convertir cette vitesse en cm par an. On obtient une ˝ vitesse d'expansion (pour un côté de la dorsale) de 1,5 cm/an, soit une vitesse d'expansion de 3 cm/an (dorsale lente).
Conclusion :
En fin d'activité, on peut demander aux élèves de rédiger une synthèse des informations récoltées.
L'observation rapide de cet autre site permettra de généraliser les caractéristiques des dorsales tout en envisageant leur diversité morphologique et en introduisant la notion de volcanisme de point chaud, qui pourra être ré-investie plus tard (par exemple lors d'un exercice de calcul de vitesse à partir de l'alignement des volcans de point chaud).
1/ Caractéristiques de la dorsale
Dans l'écran d'accueil, sélectionner la zone « dorsale Est-indienne ».
Sélectionner le module « BLOCS », puis « commencer un nouveau travail » (si cette option est proposée), « TOPO.GRD », et « INDIEN.DAP » (il peut être nécessaire d'appuyer sur la touche ESC-Echap pour afficher cette option).
Dans le menu « Ecran », activer l'option « Toponymie ».
A l'aide de la souris, déplacer les légendes afin de faciliter la lisibilité : cliquer sur un texte, puis le déplacer en « roulant » (bouton enfoncé). Pour plus d'informations, voir volume 1 page23.
Comparer la morphologie de cette dorsale à celle précédemment étudiée.
Points communs : chaîne de montagnes sous-marine, présence de fractures ou failles transformantes.
Différences : pas de fossé axial bien net, bathymétrie plus irrégulière, présence de 2 îles volcaniques (= volcans de point chaud).
Quitter, puis sélectionner le module « CARTES ».
Choisir successivement « TOPO.GRD », « INDIEN.BLN », « SEISMES.DAT », « aucune ».
Dans le menu « Ecran », activer la fonction « Courbes ». Sélectionner une équidistance de 200 m et n'afficher que les courbes entre –3000 m et + 1600 m. Valider : on visualise alors l'axe de la dorsale.
Repérer la localisation des 2 îles volcaniques de point chaud (sur l'axe de la dorsale).
Dans le menu « Ecran », activer la fonction « Symboles ». Valider : remarquer que, comme précédemment, l'axe de la dorsale est souligné par une intense activité sismique.
Dorsale Est-Indienne – Module « CARTES » :axe de la dorsale et localisation des séismes(les annotations ont été ajoutées grâce à la fonction « commentaires ») |
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2/ Anomalies magnétiques et vitesse d'expansion
Cette activité nécessite que les élèves connaissent les notions de paléomagnétisme et d'anomalie magnétique. A partir de l'exemple de la dorsale Est-indienne, on présente une application des ces études paléomagnétiques permettant d'aboutir à un calcul de la vitesse d'expansion.
Quitter le module précédent pour revenir à l'écran d'accueil. Cliquer sur l'icône du module « Modéliser expansion océanique » (à droite en bas de l'écran : « peau de zèbre »). Choisir « commencer un nouveau travail » si cette option vous est proposée.
Le fond de carte à l'écran permet de visualiser la dorsale Est-indienne (courbes de niveau + séismes).
Les profils dessinés sur cette carte correspondent aux zones où des relevés magnétiques ont été effectués selon un trajet perpendiculaire à l'axe de la dorsale.
Dans le menu « Ecran », activer la fonction « Zoom ». A l'aide de la souris (en cliquant-roulant), sélectionner sur la carte un rectangle englobant les profils numérotés 1 et 2. Quand on lâche le bouton de la souris, la zone agrandie apparaît à l'écran. Si nécessaire, il est possible de recommencer grâce au menu « Ecran » : désactiver la fonction « Zoom », puis l'activer de nouveau.
Sélectionner le profil n°2 (MD0601) en cliquant sur le petit carré vert à proximité du chiffre 2 : s'affichent alors le profil bathymétrique (avec une échelle exagérant les reliefs) et le profil magnétique.
Dans le menu « Ecran », activer la fonction « Inversions » qui fait apparaître l'échelle des inversions magnétiques. Afin d'adapter cette échelle au profil étudié, déplacer le curseur « Limites » (dans la partie droite de l'écran) afin de sélectionner les âges de 0 à un peu moins de 5 Ma (par exemple 4,81 Ma permet d'obtenir des résultats interprétables : les calculs suivants ont été réalisés pour cette valeur).Valider. Le travail peut éventuellement être imprimé à ce stade (avec ou sans commentaires supplémentaires).
Double-cliquer sur le trait vertical en pointillés verts afin de le sélectionner. En maintenant le bouton de la souris enfoncé, on peut déplacer cet axe : les coordonnées (x = distance en km, et t = âge en Ma déterminé grâce à l'échelle des anomalies magnétiques) s'affichent dans un rectangle gris en bas à droite de l'écran.
On peut alors proposer aux élèves les questions suivantes (éléments de réponse en italique) :
a) Déplacer l'axe en pointillés afin de le positionner à la coordonnée t = 0 Ma. Relever la valeur correspondante de x (on trouve x = 222,28 km). Grâce au profil bathymétrique, justifier que cette position correspond à l'axe de la dorsale (on peut attendre le mot « symétrie »).
b) Attribuer une signification aux 2 couleurs (bleu et gris) de l'échelle des anomalies. (En bleu : anomalies positives, c'est-à-dire champ magnétique terrestre orienté comme actuellement à t = 0 Ma. En gris : anomalies négatives).
c) Constater, sur le profil observé, la présence de part et d'autre de l'axe, d'un « pic vers le bas » à l'époque de la plus récente période d'anomalie négative. En utilisant l'axe en pointillés, relever les coordonnées x et t de ces pics de chaque côté de l'axe de la dorsale. (on trouve à gauche x =183,29 km pour t = 0,84 Ma, et à droite x = 256,28 km pour t = 0,74 Ma)
d) Calculer la ˝ vitesse d'expansion de chaque côté de la dorsale (on trouve 4,6 cm par an). Pourquoi peut-on parler de dorsale à « fonctionnement symétrique » ? (vitesse identique de part et d'autre). Comparer la vitesse globale de cette dorsale (9,2 cm par an) à celle de la dorsale médio-atlantique précédemment étudiée (dorsale Est-indienne plus rapide).
e) Que proposez-vous de faire pour savoir si cette dorsale a eu un fonctionnement « constant » au cours du temps ? (refaire le même type de calcul à partir de terrains plus anciens, plus éloignés de l'axe de la dorsale).