Partie I : La Terre, planète active

Datation et structure du globe

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Question 1

Datation relative à partir du document 1

A	1. La formation D est postérieure à la formation K et antérieure à la formation X
B	2. L’évènement le plus récent est le dépôt des conglomérats L
C	3. Un évènement tectonique a entraîné le basculement des formations avant le dépôt des conglomérats N
D	4. Il n’est pas possible de savoir si le basalte se met en place avant ou après le basculement
E	5. La faille h est une faille normale

Question 2

Des échantillons de granites dans deux massifs A et B situés dans une même région ont été prélevés; pour chaque échantillon, les rapports ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr et ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ont été mesurés sur différents minéraux et reportés sur la figure ci dessus.

A	1. Si l’on connait la constante de désintégration du Rubidium en Strontium, il est alors possible de dater les deux granites
B	2. Il n’est pas possible de dater les deux granites car ceux-ci ont des minéraux dont l’âge est différent.
C	3. Le granite A est plus âgé que le granite B
D	4. Les deux granites ne proviennent pas d’un même réservoir magmatique
E	5. Le granite B est plus âgé que le granite A

Question 3

Le schéma ci dessus représente le cycle de l'eau avec les flux entrants et sortants des différents réservoirs

A	1. Ce document illustre que sur Terre, l’eau est présente sous trois états liquide, solide et gazeux
B	2. Le temps de résidence de l’eau dans les océans est supérieur à celui dans l’atmosphère
C	3. Le temps de résidence de l’eau sur les continents est inférieur à celui de l’atmosphère
D	4. Sur les continents, l’eau est majoritairement dans le sous-sol
E	5. Le temps de résidence de l’eau dans l’océan est de 3000 ans environ

Question 4

La chimie des enveloppes terrestres

A	1. La chimie des enveloppes terrestres peut être estimée grâce à la récolte et l’étude des roches présentes en surface ou en subsurface.
B	2. La croûte est chimiquement distincte du manteau notamment par la teneur en Silice et en Magnésium
C	3. La grande richesse en fer du manteau est argumentée par l’étude des météorites
D	4. Manteau et noyau sont constitués des mêmes éléments mais l’un est liquide et l’autre solide
E	5. La lithosphère est une enveloppe homogène chimiquement.
F	6. Toutes les enveloppes sont constituées par des minéraux silicatés

Question 5

Les données sismiques

A	1. L’auscultation sismique de la Terre a permis de mettre en évidence les principales discontinuités
B	2. La transition lithosphère asthénosphère se caractérise par une disparition des ondes S et un ralentissement des ondes P
C	3. La transition manteau / noyau se marque par une diminution de la vitesse des ondes P
D	4. La transition manteau / noyau a été mise en évidence grâce à la zone d’ombre
E	5. La discontinuité noyau externe/ noyau interne est une discontinuité physique

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Géodynamique

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Question 1

Profils de tomographie sismique (variations relatives de vitesse sismique) réalisés à partir de temps d'arrivée d'ondes P (données de l'ISC)

https://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/objets/Images/Terre-spherique/Terre-spherique-08.jpg

Profils au niveau, de gauche à droite, (AA') de la mer d'Égée, (BB') des îles Kouriles, (CC') de la fosse d'Izu-Bonin. Quelles sont les affirmations correctes ?

A	La tomographie sismique repose sur la détermination de la vitesse d'ondes sismiques produites artificiellement et leur comparaison aux vitesses prédites par le modèle PREM
B	Une anomalie de vitesse positive indique que la vitesse calculée et supérieure à celle prévue par le modèle PREM
C	Une anomalie de vitesse négative est interprétée comme liée à la présence d'une anomalie thermique positive
D	Parmi les trois coupes tomographiques présentées, l'une est un contexte de dorsale océanique
E	Les trois coupes tomographiques présentées correspondant à des contextes de subduction

Explication pour la question 1:

La tomographie utilise les ondes sismiques produites par les séismes naturels. A ne pas confondre avec les techniques de sismique réflexion et sismique réfraction qui utilisent des ondes produites artificiellement (et qui ne pénètrent pas à grande profondeur dans le globe).

Question 2

Le gradient géothermique

A	1. Augmente avec la profondeur
B	2. Est plus élevé dans la croûte que dans le manteau
C	3. Augmente dans le manteau car la chaleur est évacuée par convection
D	4. N’est connu de façon directe que dans les premiers kilomètres de croûte
E	5. Est plus élevé au niveau des dorsales que des vieux continents

Question 3

Dans l'exemple ci dessus :

A	1. La sphère focale F indique un mécanisme au foyer dans un contexte d’extension intraplaque
B	2. Les sphères focales A et E traduisent des mécanismes au foyer dans un contexte d’extension interplaques
C	3. La sphère C traduit un contexte de convergence interplaques
D	4. La sphère focale B la plus au Sud traduit un décrochement senestre
E	5. La sphère focale B la plus à l’Est est liée à l’activité d’une faille transformante

Question 4

Le document ci-dessus présente les mouvements lithosphériques verticaux sur une partie du continent nord américain (en mm.an^-1)

A	1. Il existe une anomalie isostatique négative en baie d’Hudson.
B	2. Il est possible de trouver des paléoplages récentes au dessus du niveau de la mer dans la région de Brigantine city.
C	3. Le soulèvement observé (uplift) en baie d’Hudson et la subsidence de Brigantine city sont deux phénomènes géologiques indépendants.
D	4. Le soulèvement de la baie d’Hudson est un réajustement isostatique.
E	5. Une déchirure intracontinentale affecte le continent nord Américain.

Explication pour la question 4:

Une situation similaire avec celle du bouclier scandinave étudié. La remontée du continent nord américain s'explique par le délestage du dernier glacier posé sur ce continent. La subsidence en ses bordures est la conséquence de la flexure de la lithosphère. Le même phénomène est observable sur les côtes anglaises avec l'ennoiement des rivières.

Question 5

Le nombre de Rayleigh et la convection du manteau

A	1- Le nombre de Rayleigh du manteau est connu à toute profondeur grâce à la tomographie sismique
B	2- Ce nombre augmente si le coefficient de dilatation thermique du matériau augmente
C	3- Ce nombre diminue si la viscosité du matériau augmente
D	4- Ce nombre diminue si le coefficient de diffusivité thermique du matériau augmente
E	5- Ce nombre ne dépend pas du gradient de température dans le manteau

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Dynamique du globe terrestre

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Question 1

Le sous-chron Mammoth de l’échelle paléomagnétique ci-dessus est enregistré à 35 km de l’axe de la dorsale Atlantique Nord, à 120 km de l’axe de la dorsale Pacifique Nord et à 145 km de l’axe de la dorsale Pacifique oriental.

A	La vitesse d’expansion de la dorsale Pacifique est plus importante à l’Est qu’au Nord
B	La vitesse d’expansion de l’océan Atlantique est de 1 cm/an environ
C	La vitesse d’expansion de l’océan Atlantique est de 2 cm/an environ
D	La vitesse d’expansion de l’océan Pacifique est de 10 cm/an
E	Sachant que la fin du sous-chron Olduway est enregistrée à 21 km de l’axe de la dorsale Atlantique, on peut en conclure que la vitesse d’expansion de l’océan Atlantique n’est pas constante

Question 2

Sur la coupe tomographique ci dessus :

A	Les zones bleues correspondent à des zones où la vitesse des ondes est supérieure à celle prévue par le modèle PREM
B	Le trait pointillé indique la limite entre lithosphère et asthénosphère
C	La plaque africaine semble plus froide que la plaque nord américaine
D	Il n'y a pas de plaque en subduction
E	La dorsale atlantique est la conséquence d'un panache mantellique ascendant de grande ampleur

Question 3

Sur l'extrait de planisphère des fonds de l'océan Pacifique ci dessus sont indiquées quelques îles volcaniques en activité (Hawaï) ou ayant cessé leur activité depuis plusieurs millions d'années.

A	Une frontière de plaques est présente sur cet extrait
B	Une dorsale est présente sur cet extrait
C	Entre 65 et 44 millions d'années, la plaque Pacifique s'est déplacée vers le Sud
D	Depuis 44 millions d'années, la plaque Pacifique se déplace vers le Nord Est
E	La direction de déplacement de la plaque Pacifique n'a pas été constante au cours du temps

Explication pour la question 3:

Même cas de figure que celui étudié en TP, mais dans l'océan Pacifique. Il est même possible de calculer la vitesse de déplacement et de la confronter aux données du paléomagnétisme.

Question 4

Sur l'extrait de planisphère ci dessous :

http://data.abuledu.org/URI/509f636d

A	On dénombre 7 plaques lithosphériques
B	Il y a une cordillère
C	Il y a au moins un rift
D	Il y a au moins deux points triples (séparant trois plaques)
E	Aucun arc insulaire n'est visible

Question 5

On considère une croûte continentale de densité de 2,8 à l'équilibre isostatique. Aux endroits où cette croûte continentale a pour épaisseur 28 km, son altitude et de 0 km. La densité du manteau est de 3,3. Sous une chaîne de montagne de 3 000 m d’altitude moyenne, en utilisant le modèle d’Airy, la profondeur du Moho est de :

A	19,2 km
B	16,8 km
C	44,8 km
D	40,2 km
E	Il n'est pas possible de répondre à la question car une donnée manque

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Géodynamique

Dynamique du globe terrestre

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