Programme de 1S
Première S :
Structure et composition chimique de la Terre interne (durée indicative : 3 semaines)
- 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.
Limites : l'étude détaillée des météorites n'est pas au programme.
- 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 sont formées 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 machinerie thermique de la Terre (durée indicative : une semaine)
- 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 manteau profond. Il s'exprime par des éruptions massives de laves basaltiques (plateaux océaniques, trapps, alignements insulaires).
La lithosphère et la tectonique des plaques (durée indicative : 2 semaines)
- Découpage de la lithosphère en plaques d'épaisseur variable, peu déformables à l'exception de leurs limites
- 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
Divergence et phénomènes liés (durée indicative : 3 semaines)
Formation et divergence des plaques lithosphériques au niveau des dorsales océaniques.
Activités tectoniques et magmatiques associées
La classe sur le terrain, une démarche scientifique (durée indicative : une semaine)