Noms : (Musée Frédéric-Dumas 23/04/2019)

Questionnaire Arts et Sciences Bleus 2019 : Naissance vie et mort des océans.

1-Les indices de l’histoire des fonds océaniques

Quels sont les endroits les plus chauds des fonds océaniques ?

Ce sont les lieux situés au milieu des océans.

Quels sont les endroits les plus jeunes des fonds océaniques ?

Ce sont les lieux situés au milieu également.

Quelle est la relation entre les endroits les plus jeunes et les plus chauds ?

Ce sont les mêmes: donc les endroits les plus chauds sont en même temps les plus jeunes.

Près de quelle île se trouvent les fonds océaniques les plus anciens dans le Pacifique Nord et quel âge ont ces fonds ? Le Japon et ils ont environ 180 millions d’années.

Qui de l’Atlantique Nord ou Sud est le plus ancien et pourquoi ? C’est l’Atlantique nord qui est le plus ancien car on y trouve les roches les plus anciennes.
Expliquez la plus grande largeur de la bande chaude du Pacifique par rapport à celle de l’Atlantique.

Le pacifique doit produire plus de fond océanique que l’Atlantique.

La théorie de la dérive des continents a été émise pour la première fois par qui ? Alfred Wegener

Les GPS montrent des mouvements de quelles valeurs ?
De quelques centimètres par an

Une vue de profil des bordures de l’océan Pacifique montre des zones froides (bleues). Que fait le fond océanique pacifique sur ses bordures ?

Il s’enfonce dans le manteau terrestre.
Le monde est divisé en plaques : que se passe-t-il aux bords ?

Les flèches indiquent qu’elle se rapprochent ou s’éloignent à cet endroit.

Quels sont les endroits où on trouve le plus de séismes ?

C’est sur le pourtour de l’océan Pacifique et au milieu des océans.

Le pôle nord magnétique a-t-il toujours été au nord ? a-t-il été parfois au sud ? Oui souvent !

Comment le sait-on ?

Les roches des fonds océaniques enregistrent le magnétisme terrestre en refroidissant. On constate donc ces inversions.

2-L’ Ouverture de l’océan

Qu’est-ce que la Pangée ? Quel âge a-t-elle ?

Ce sont tous les continents réunis en un seul : 300 millions d’années.

Que s’est-il passé pour ce super-continent il y a 180 millions d‘années.

Il s’est fracturé et disloqué.

Quelle expérience simule la fracturation du continent ?

L’expérience avec des couches que l’on étire.
Que reste-il sur les bords d’un océan après son ouverture ?

Des blocs cassés que l’on nomme blocs basculés.

Quelles sont les zones ainsi créées d’un bord à l’autre de l’océan ?

Le plateau continental, puis le talus constitué de blocs et de sédiments, puis les abysses, la dorsale et les abysses…
Quel est le moteur de la fracturation d’un continent ?

Les mouvements du manteau qui s’élèvent sous forme de bulles puis s’étalent et redescendent.

Quelle expérience illustre les mouvements du manteau ?

L’expérience avec une bougie, de l’huile colorée froide, de l’huile à température normale, puis de l’alcool froid.
Le manteau a des propriétés physiques doubles : quelles sont-elles ?

Il est solide, et peut casser, mais aussi couler, comme de la glace.
Sur quel continent qui se fracture actuellement est apparue Lucy.

Sur le contient Africain. Lucy est apparue à l’Est du grand rift.

Sur la carte des Alpes quelle est la couleur des restes de la fracturation de la Pangée ?

Ce sont des blocs de couleur rouge, allongé en gros NS et qui se succèdent vers l’Est.
Que montre le rift d’Assal au sud de la mer Rouge ?

Des blocs qui apparaissent avec un effondrement central : c’est un rift en ouverture.

Quel est le nom du bathyscaphe qui a plongé sur une dorsale à plus de 2000m de profondeur ?

L’Archimède.
3-La Vie de l’océan

Que produit la ride, ou rift, ou dorsale au fond des océans ?

Des laves en coussins, des gabbros (lave refroidie lentement ) et du manteau serpentinisé.

Quelles sont les deux types principaux de dorsales ?

Les dorsales rapides plutôt bombées et les dorsales lentes avec un effondrement au milieu.
Où les trouve-t-on ?

Dans le pacifique sud pour la dorsale rapide, et dans l’atlantique pour la dorsale lente

Quelles sont les principales roches des grands fonds océaniques ?

La serpentinite, les laves en coussins ou pillows et les gabbros (lave refroidie lentement)

Quels sont les êtres vivants présents au niveau des dorsales ?

Les vers riftia abritant des bactéries chimiotrophes, les crabes.
Comment appelle-t-on les endroits où de l’eau chaude sort du fond océanique ?

Les cheminées hydrothermales ou fumeurs noirs.

Citez quelques fossiles présents sur la table et s’étant déposés à faible profondeur.

Les ammonites, les oursins, les brachiopodes, les rudistes.

Que sont les rudistes, animaux présents en grande quantité dans les calcaires du midi de la France ?

Des bivalves non symétriques.

En utilisant la carte des fonds océaniques, indiquez la profondeur moyenne d’un rift.

Environ 2500 m de profondeur.
Retrouvez l’Ile Hawai dans le Pacifique. Qu’observe-t-on aux alentours.

Des îles alignées, «émergées » proches d’Hawaï ou submergées plus loin.

4-Disparition des fonds océaniques

Comment appelle-t-on les zones où les fonds océaniques disparaissent de la surface de la Terre et s’enfoncent dans le manteau ?

Les zones de subduction (éthymologiquement :conduire en dessous)

Quels sont les évènements marquants qui accompagnent cette disparition ?

De nombreux et violents séismes ainsi que du volcanisme.

Jusqu’à quelle profondeur peut-on observer des séismes dans le manteau ?

Jusqu’à 700 km de profondeur.

Le fond océanique qui disparaît est-il chaud ou froid par rapport au manteau ?

Il est froid par rapport au manteau dans lequel il plonge (c’est un fond océanique refroidi qui plonge)
Pourquoi ne voit-on pas de séismes autour de la plaque océanique qui descend ? (pensez à la température)

Parce que le manteau est plastique car chaud.

Quelles sont les causes du volcanisme qui apparaît juste en avant de la zone de plongée de la plaque océanique ?

La deshydratation de la plaque plongeante et la fusion partielle du manteau qui produit une lave qui monte.

Comment s’appelle le relief négatif créé par l’enfoncement de la lithosphère océanique dans le manteau ?
La fosse océanique qui atteint à certains endroits plus de 10000m de profondeur.

Quelles sont approximativement les profondeurs de ces zones ?

-10000 m
5-A la recherche de l’océan perdu

A quelle époque s’est ouvert l’océan Alpin ?

Il y a environ 180 millions d’années

Quelle est l’histoire de l’océan Alpin ?.

Ouverture, puis fonctionnement puis fermeture et disparition..

Quelle est la cause de sa disparition ?

L’ouverture de l’Atlantique Sud et la collision Afrique Europe.
Quelles sont les roches typiques d’un plancher océanique ?

Les basaltes en coussins (pillows), les gabbro hydratés, la serpentinite de manteau (péridotite hydratée).
Où peut-on trouver ces roches sans aller à –5000 m de profondeur ?

En haut du massif du Chenaillet dans les Alpes près de Briançon.
Quand un océan disparaît, le plancher océanique plonge en profondeur dans le manteau : quelles sont les roches qui sont descendues dans le manteau, et à quelle profondeur ?

Les gabbros bleus à 25 km de profondeur dans le manteau, et les schistes à grenat (50 km dans le manteau)

Comment s’appelle ce phénomène ?

La subduction océanique.
Qu’y a t-il à la place de l’océan Alpin ?

Les Alpes et un morceau d’océan à 2500 m d’altitude.
A la page 10 du livret de l’élève, le schéma représente un fond océanique : quelle numéro a la structure géologique qui produit les laves en coussins ?

Numéro 4

A la page 12 du livret de l’élève on observe un pli de roches, couché. Que s’est-il passé ?

La compression alpine de l’Afrique qui est entrée en collision avec l’Europe
A la page 16 décrivez les 3 moments de l’histoire de l’océan Alpin en une seule phrase avec les trois mots suivants : compression, ouverture, extension …
Ouverture, extension compression.

6-Résonance et constructions parasismiques

L’image 4 de la feuille volante pose un problème : quel est-il ?

Les petits bâtiments sont tombés et pas les grands ce qui peut paraître surprenant.
Faites des hypothèses pour expliquer ce qui s’est passé.

Les petits bâtiments étaient-ils moins solides, ou ont-ils bougé d’avantage ?

Manipulation : Reliez le support des bâtiments à la visseuse, et testez la vitesse de rotation de la visseuse en tournant le collier de serrage pour augmenter la fréquence de vibrations: (quand vous vissez le moteur tourne plus vite, et inversement) que voyez-vous ?
Les petits bâtiments vibrent aux hautes fréquences et les grands au basses fréquences.

Vous observez le phénomène de résonance : qu’est-ce-que c’est ?

L’amplification des ondes sismiques par un bâtiment en fonction de la fréquence de l’onde sismique et de la taille du bâtiment.

Essayez de faire bouger à différentes rapidités (fréquences) la petite plaque de polystyrène sur laquelle sont mises des lames simulant des bâtiments. Qu’observez vous ?

A haute fréquence les petits bâtiments résonnent et à basse fréquence ce sont les grands bâtiments qui résonnent.

Qu’en déduisez-vous sur les relations entre la hauteur des bâtiments et la fréquence de vibration ?

La résonance dépend de la taille des bâtiments et de la fréquence de vibration présente dans le séisme.

Testez l’alourdissement de la structure des petits bâtiments en y plaçant un objet lourd (une rondelle) au sommet. Que se passe-t-il ?

Le petit bâtiment ne bouge plus à la fréquence de résonance précédente. Il a changé de fréquence de résonance.

Testez les fondations roulantes à la fréquence de résonance du petit bâtiment. Que se passe-t-il ?

Le sol bouge, mais le bâtiment isolé du sol ne bouge plus.
Placez la structure « effet de site alluvions» sur les rouleaux en bois, puis placez les bâtiments dessus. Alourdissez avec les rondelles et le petit sac de sable : testez aux différentes fréquences : Conclusions.

Les alluvions simulées amplifient certaines fréquences.

Liquéfaction du sol (figure N°5). Placez le bâtiment blanc sur le sable avec à un point dur (plusieurs rondelles) à un coin. Faites vibrer à haute fréquence : Observez. Conclusions.

Le bâtiment tombe comme celui de la figure N°5 lorsque le sol se liquéfie.

7-Table vibrante et prédiction

La table vibrante permet de tester la structure des bâtiments en envoyant des enregistrements sismiques réels à un plateau.
Placez sur la table le bâtiment que vous voulez tester et cliquez sur la flèche verte : observez. Arrêt avec le carré jaune.

Le rectangle est une forme modifiable : quelle structure vous permet-elle de renforcer le bâtiment ?

Le triangle qui est une structure non déformable.

Quelle est la durée approximative d’un séisme ?

Quelques secondes.

Qu’est-ce que la magnitude d’un séisme ?

C’est l’énergie libéré par le séisme.

D’un séisme de magnitude 2 à un séisme de magnitude 3 l’énergie est 10 fois plus grande : combien de fois l’énergie est-elle plus grande entre un séisme de magnitude 4 et un séisme de magnitude 8 ?

10000 fois plus d’énergie entre un séisme de magnitude 4 et un séisme de magnitude 8.

Dans un séisme il y a des ondes P qui, en surface, vont à 5 km/s et des ondes S qui vont à 3 km/s. Elles partent en même temps du séisme. Combien restera-t-il de distance à parcourir à l’onde S en un point situé à 10 km du séisme lorsqu’il reçoit l’onde P ? L’onde P met 2 secondes pour faire 10 km. En 2 secondes à la vitesse de 3km/s, l’onde S parcours 6 km : il lui restera encore 4 km à parcourir.

En combien de temps cette distance sera-t-elle parcourue ? à 3 km/s il faut 4/3=1.333 secondes pour faire 4 km.

Dans l’expérience du patin tracté, un glissement apparaît toutes les 3 secondes environ. Combien de glissements se feront en 6 secondes : 2, 3 ou 4 ?

Impossible de le dire : toutes les hypothèses sont possibles.
Quand l’élastique est très tendu le glissement sera très fort ? (oui, non ou peut-être)

Pas forcément.

Quand il y a longtemps que le glissement n’a pas eu lieu, le prochain sera-t-il très fort ? (oui, non ou peut-être)

Pas forcément.
Est-il possible de prévoir le moment du glissement du patin ?

Non

Est-il possible de prévoir un séisme ?

Non

8-Tsunamis

Quelles sont les origines d’un tsunami ?

Les séismes sous-marins ou les glissements de terrain sous-marin.
Peut-on prévoir un tsunami et pourquoi ?

Oui si on suppose que le séisme qui a eu lieu risque de faire un tsunami car sa vitesse de propagation est de 10 à 100 m/s

Quels sont les deux types de déferlement d’un tsunami ?

Direct et précédé par un retrait de l’eau.
Quels sont les endroits d’une côte où les tsunamis sont les plus grands ?

Dans les baies où l’eau est concentrée, et sur les pentes douces.
En combien de temps la vague d’un tsunami généré par un séisme en Algérie parviendrait-elle jusqu’à nous ?

70 minutes environ.

D’une façon générale quelles sont les conséquences d’un tsunami sur les bateaux en mer ?

Aucunes car la hauteur de la vague en pleine mer est faible.
Quels sont les bons réflexes à adopter en cas de retrait de la mer ?

Monter sur la hauteur la plus proche en prévenant les autres personnes.

Quelle attitude à adopter en cas d’alerte au tsunami si vous êtes sur une plage ?

Monter sur la hauteur la plus proche en prévenant les autres personnes.

9-Questions sur le climat

Eau chaude, eau froide, eau salée, eau douce.

Lorsque, dans de l’eau à température ambiante, on met délicatement de l’eau chaude, celle-ci s’élève ou monte.

Cette eau chaude subit une poussée d’Archimède supérieure à son poids en raison de son volume supérieur à ce qu’il serait si elle était à température ambiante. L’eau chaude se dilate (contracte/dilate)

Lorsque, dans de l’eau à température ambiante, on met délicatement de l’eau froide, celle-ci descend au fond.

Cette eau froide subit une poussée d’Archimède inférieure à son poids en raison de son volume inférieur à ce qu’il serait si elle était à température ambiante. (L’eau froide se contracte (contracte/dilate).

La montée des océans avec le réchauffement climatique est due à la dilatation des eaux et à la fonte des glaces de terre .

Lorsque, dans de l’eau douce, on met délicatement de l’eau salée, celle-ci descend.

Cette eau salée est plus dense que l’eau douce, son poids est donc supérieur à la poussée d’Archimède qu’elle subit dans l’eau douce.

Dans sa plongée, le plongeur sera donc confronté à des température plus basses qu’en surface.

Densité de l’eau de mer et de l’eau douce :

Le tube en plastique coule dans l’eau de mer et dans l’eau douce, le bouchon en plastique flotte dans les deux cas, le jeton flotte dans l’eau de mer et coule dans l’eau douce.

Classez les plastiques tube, bouchon, jeton, l’eau de mer et l’eau douce, de la plus faible densité à la plus forte densité, c’est à dire de celui qui « reste le plus haut » à celui qui « reste le plus bas ».

Bouchon en plastique < eau douce < jeton < eau de mer< tube.

Origine du Gulf stream :

Cette simulation montre que l’eau froide du pôle s’enfonce puis retourne au sud au fond. Ce mouvement provoque une aspiration des eaux chaudes équatoriales de surface ce qui réchauffe les eaux de l’ Atlantique Nord.

Expérience de dilatation de l’eau :
L’eau se dilate avec la température : son volume augmente, et sa masse volumique diminue, donc sa densité diminue
La dilatation des océans avec la chaleur fait monter le niveau des eaux, donc l’érosion des côtes s’accentue.

Mise en évidence de l’effet des variations de l’albédo :
L’albédo d’un corps est le pouvoir réfléchissant d’un corps. Il augmente lorsque le corps est blanc, et diminue lorsque ce corps est noir. Avec le réchauffement la terre devient de plus en plus noire ou sombre en raison de la fonte des glaces et des neiges. La Terre va donc chauffer plus avec l’albédo qui diminue.

CO2 et acidification des océans :

L’expérience consiste à souffler dans un verre et observer le pH
On voit que l’acidité augmente avec le dioxyde de carbone. Ainsi les océans deviennent plus acides avec l’augmentation du taux de CO2 atmosphérique ce qui n’est pas favorable à la précipitation des carbonates animaux à coquilles et squelettes calcaires.

Mise en évidence de l’effet de serre :

Citez deux gaz à effet de serre vapeur d’eau et CO2

Les nuits les plus froides sont celles avec ou sans les nuages ? avec nuages.

L’atmosphère retient les rayons infra-rouges émis par le sol chauffé ou l’atmosphère elle-même.

Glace de terre, glace de mer :

En faisant abstraction de la montée du niveau des mers résultant de sa dilatation, la seule glace qui est susceptible de faire monter le niveau des océans est la glace de terre car le volume immergé du glaçon contient exactement le même volume que l’eau de fonte du glaçon. Le poids du volume d’eau déplacé par le glaçon est égal au poids du glaçon, puisqu’on est à l’équilibre. Le poids du glaçon fondu est donc égal au poids du volume d’eau déplacé. Donc lorsque le glaçon fond il occupe exactement le même volume que le volume qu’il a déplacé par son poids.