Ces éléments chimiques peuvent s’associer et constituer des assemblages cristallins à structure spatiale ordonnée : les minéraux. Dans le cas contraire on a un verre.

Les minéraux forment des édifices géométriques : les cristaux. Les principaux minéraux sont des silicates, constitués par des édifices d’atomes d’oxygène et de silicium associés à d’autres éléments chimiques.

• La croûte océanique reste difficilement accessible. Elle est essentiellement constituée de basaltes et de gabbros. Ces roches possèdent les mêmes minéraux : plagioclases, pyroxènes et olivine. Elles sont riches en éléments ferro-magnésiens (Fe, Mg) et calciques (Ca) et pauvres en éléments alcalins (Na, K). Toutefois leur structure diffère. Les minéraux du gabbro, roche magmatique de profondeur, sont visibles à l’œil nu : sa texture est grenue. Le basalte, roche magmatique de surface, présente une pâte vitreuse (verre) et des cristaux de toute petite taille, les microlithes, ainsi que de grand cristaux : sa structure est microlithique.

• La croûte continentale est plus hétérogène. Sa composition globale correspond à celle d’un granitoïde (composition chimique voisine du granite) comprenant en particulier les granites, les granodiorites, les diorites et les gneiss. Les minéraux les plus fréquemment rencontrés sont les quartz, les feldspaths alcalins, les micas et les plagioclases. Ces roches silicatées sont riches en éléments alcalins (Na, K), en aluminium et pauvres en ferro-magnésiens.

B)  La composition chimique des zones profondes

Les zones profondes ne sont pas accessibles directement à l’échantillonnage. Les plus superficielles d’entre-elles ne sont connues que dans de rares contextes géologiques qui rapportent en surface des échantillons (enclaves volcaniques, zone d’obduction). Les zones les plus profondes ne sont appréhendées que par des méthodes indirectes.

• Le manteau, relativement homogène sur les plan chimique, est formé de péridotites, roches grenues constituées très majoritairement d’olivines et de pyroxènes (minéraux ferro-magnésiens).

Les modèles chimiques montrent que le noyau ne peut être constitué que d’un mélange de fer et de nickel associés à des éléments plus rares et plus légers (Si, O, S …). L’étude de certaines météorites a permis de valider ce modèle.

Contrôle sur la structure de la Terre le mercredi 13/03/13

II/ Un modèle minéralogique et chimique du globe

A) La composition chimique des enveloppes accessibles à l’échantillonnage

Les roches terrestres sont formées à partir d’un nombre réduit d’éléments majeurs, dont les principaux sont l’oxygène (40 à 50 %), le silicium (20 à 35 %) et l’aluminium (10 %). S’y ajoutent quelques éléments moins abondants : Fe, Mg, Ca, Na, K, etc.

Ces éléments chimiques peuvent s’associer et constituer des assemblages cristallins à structure spatiale ordonnée : les minéraux. Dans le cas contraire on a un verre.

Les minéraux forment des édifices géométriques : les cristaux. Les principaux minéraux sont des silicates, constitués par des édifices d’atomes d’oxygène et de silicium associés à d’autres éléments chimiques.

• La croûte océanique reste difficilement accessible. Elle est essentiellement constituée de basaltes et de gabbros. Ces roches possèdent les mêmes minéraux : plagioclases, pyroxènes et olivine. Elles sont riches en éléments ferro-magnésiens (Fe, Mg) et calciques (Ca) et pauvres en éléments alcalins (Na, K). Toutefois leur structure diffère. Les minéraux du gabbro, roche magmatique de profondeur, sont visibles à l’œil nu : sa texture est grenue. Le basalte, roche magmatique de surface, présente une pâte vitreuse (verre) et des cristaux de toute petite taille, les microlithes, ainsi que de grand cristaux : sa structure est microlithique.

• La croûte continentale est plus hétérogène. Sa composition globale correspond à celle d’un granitoïde (composition chimique voisine du granite) comprenant en particulier les granites, les granodiorites, les diorites et les gneiss. Les minéraux les plus fréquemment rencontrés sont les quartz, les feldspaths alcalins, les micas et les plagioclases. Ces roches silicatées sont riches en éléments alcalins (Na, K), en aluminium et pauvres en ferro-magnésiens.

B)  La composition chimique des zones profondes

Les zones profondes ne sont pas accessibles directement à l’échantillonnage. Les plus superficielles d’entre-elles ne sont connues que dans de rares contextes géologiques qui rapportent en surface des échantillons (enclaves volcaniques, zone d’obduction). Les zones les plus profondes ne sont appréhendées que par des méthodes indirectes.

• Le manteau, relativement homogène sur les plan chimique, est formé de péridotites, roches grenues constituées très majoritairement d’olivines et de pyroxènes (minéraux ferro-magnésiens).

2B – jeudi 7/02/13 – logiciel cœur

Séance 18 :

II/ Anatomie et fonctionnement cardiaque

Organisation cœur => Partir des connaissances des élèves sur le cœur : définition veine, artère. Positionnement du sang enrichi et appauvri en O2.

Le cœur est un muscle creux formé de 2 parties D et G séparées par une cloison, ce qui interdit le mélange de leur sang.

Définition : Les veines ramènent le sang au cœur. Les artères partent du cœur et conduisent le sang aux organes.

A l’intérieur de chaque cœur, les valvules imposent la circulation à sens unique du sang (voir schéma du cœur)

=> schéma du cœur complété ensemble (15 minutes) à connaître par cœur avec le trajet du sang à sens unique grâce aux valvules.  Comment s’effectue l’approvisionnement des organes ?

=> schéma de la double circulation à connaître à compléter en raisonnant puis mise en commun (15 minutes) lien avec variation débit sanguin – aide pour comprendre le schéma :

De cette organisation du cœur découle l’existence d’une double circulation disposée en série :

- la circulation pulmonaire (dont la pompe est le cœur droit. Du VD part le tronc pulmonaire, à l’origine des 2 artères pulmonaires, apportent le sang pauvre en O2 aux  poumons. Les veines pulmonaires transportent le sang riche en O2 jusqu’à l’OG.) voir schéma

-  La circulation générale (dont la pompe est le cœur gauche. L’artère aorte part du VG et distribue le sang enrichi en O2 aux organes grâce aux capillaires. Les VC ramène le sang appauvri en O2 à l’OG.) Au sein de cette circulation les organes sont disposés en parallèle. Ainsi le sang qui irrigue chaque organe est toujours saturé en O2.

Fonctionnement du cœur => idée de contraction Comment ?

 => logiciel cœur – cycle cardiaque et débit cardiaque (30 minutes)

Consigne :

A partir de l’observation du logiciel cœur, observer le fonctionnement des valvules puis réaliser un schéma bilan fonctionnel du cycle cardiaque à l’aide des documents fournis, vous ferez figurer le trajet du sang lors de chaque phase.

Ensuite, vous calculerez le débit cardiaque au repos.

Objectifs :

- comprendre le cycle cardiaque et la notion de débit cardiaque

Capacités :

- s’informer à partir d’un texte I1, d’une observation I2, d’un tableau I3, mettre en relation des information pour résoudre un pb R2,  utiliser un logiciel F8, effectuer un calcul F7, réaliser un schéma F6

Mise en commun (15 minutes) : notion de diastole, puis systole auriculaire puis systole ventriculaire (définition à connaitre par coeur).

Pour le 11/03/13 : calculer le débit cardiaque au repos, apporter papier millimétré, réviser graphique

Un manteau externe liquide ne peut expliquer la mobilité horizontale des continents proposée par Wegener, mais la présence d’une zone ductile sous la lithosphère : la Low Velocity Zone peut peut-être permettre ce déplacement. Le manteau n’est donc pas liquide mais ductile.

II/ Un modèle minéralogique et chimique du globe

A) La composition chimique des enveloppes accessibles à l’échantillonnage

TP 2 : Les roches de la croûte et du manteau : entraînement en vue d’une évaluation sommative la séance prochaine (observation à l’œil nu, un dessin d’observation LPA et LPNA d’une roche, calcul de densité seront notés)

Capacités :

- utiliser du microscope polarisant

- déterminer les minéraux des roches

- calculer une densité à partir de  mesure

Objectif : identifier les minéraux, la densité, la texture de chacune de ces roches

Chaque binôme analyse chaque type de roche :

1- lame de granite

2- analyse macro et densité granite

3- lame de basalte

4- analyse macro et densité basalte

5- lame de gabbro

6- analyse macro et densité gabbro

7- lame péridotite (si y a pas basalte)

8 – analyse macro et densité péridotite, échantillon basalte avec enclave de péridotite

Matériel :

Microscopes polarisants

Echantillons : Granite, basalte, basalte avec enclave de péridotite, gabbro  pour les analyses macroscopiques

Lame mince : granite, basalte, péridotite, gabbro

Masse volumique : éprouvette graduée, balance, échantillons rentrant dans l’éprouvette

BILAN :

Bilan TP rcohe

Activité 2 : étude de la vitesse des ondes

Activité 2 étude de la structure du globe _vitesse onde_

Bilan : La discontinuité de Gutenberg est la limite entre le noyau externe liquide et le noyau interne située à 2900 km de profondeur.

Document zone d’ombre pour les ondes S

Etude de documents : variation de la vitesse des ondes

Discontinuités de Gutenberg, Lehmann, MOHO et LVZ

Capacité : Réaliser un schéma bilan des différentes couches de la Terre et de leur discontinuité F6

Poly bilan : tableau

tableau bilan structure du globe

TP 2 : Les roches de la croûte et du manteau : entraînement en vue d’une évaluation sommative la séance prochaine (observation à l’œil nu, un dessin d’observation LPA et LPNA d’une roche, calcul de densité seront notés)

Capacités :

- utiliser du microscope polarisant

- déterminer les minéraux des roches

- calculer une densité à partir de  mesure

Objectif : identifier les minéraux, la densité, la texture de chacune de ces roches

Chaque binôme analyse chaque type de roche :

1- lame de granite

2- analyse macro et densité granite

3- lame de basalte

4- analyse macro et densité basalte

5- lame de gabbro

6- analyse macro et densité gabbro

7- lame péridotite (si y a pas basalte)

8 – analyse macro et densité péridotite, échantillon basalte avec enclave de péridotite

Matériel :

Microscopes polarisants

Echantillons : Granite, basalte, basalte avec enclave de péridotite, gabbro  pour les analyses macroscopiques

Lame mince : granite, basalte, péridotite, gabbro

Masse volumique : éprouvette graduée, balance, échantillons rentrant dans l’éprouvette

BILAN :

Bilan TP rcohe

Exercice national

sujet_2011_geosciences

- calcul du DC à corriger (travail qui était à faire à la maison) Puis bilan notionnel (10 minutes)

BILAN :

La circulation du sang est assurée par la contraction rythmique et synchrone des parois musculaires des cœurs droit et gauche. Un cycle cardiaque = 3 phases : voir schéma nom des phases et définition VES à connaître

Le débit cardiaque (Dc) est égal au produit de la fréquence cardiaque (Fc) par le volume d’éjection systolique (Ves)

Dc (L/min) = Fc (bat/min) x Ves (mL/bat)  soit Dc au repos ≈ 70 x 70 ≈ 4900 mL/ min ≈ 5 L/min

- Graphique sommatif  = F4

- Analyse du polycopié sur les adaptations du débit sanguin

-schéma bilan du I à compléter (EF)avec nouvelles notions = F6

schéma bilan 2

A faire à la maison :  Noter la conclusion :

Conclusion : sport et santé

Ainsi on peut augmenter l’apport d’O2 aux muscles par une augmentation :

- du débit ventilatoire.

- du débit cardiaque car le Ves et la Fc augmente

- du débit sanguin des muscles par vasodilatation, c’est à dire augmentation du diamètre des vaisseaux (redistribution du sang entre organes)

Les changements à l’effort sont coordonnés on parle de couplage cardio-ventilatoire. La pratique d’une activité physique contribue à se maintenir en bonne santé. En augmentant la dépense énergétique de l’organisme, elle permet d’éviter l’obésité, elle améliore aussi les performances du cœur. Mais comme elle sollicite le cœur, la pratique du sport nécessite que l’on se soit assuré de l’absence d’anomalies dans le fonctionnement cardiaque.

Activité 2 : étude de la vitesse des ondes

Activité 2 étude de la structure du globe _vitesse onde_

Rappel séisme : noter le cours sur ondes

Document zone d’ombre pour les ondes S

La Terre est solide sur une grande partie de son épaisseur, la Théorie de Wegener est mise à mal

Zone liquide entre la discontinuité de Gutenberg et celle de Lehmann qui ne permet pas d’expliquer le déplacement des continents

Etude de documents : variation de la vitesse des ondes

Discontinuités de Gutenberg, Lehmann, MOHO et LVZ

Un manteau externe liquide ne peut expliquer la mobilité horizontale des continents proposée par Wegener, mais la présence d’une zone ductile sous la lithosphère : la Low Velocity Zone peut peut-être permettre ce déplacement. Le manteau n’est donc pas liquide mais ductile.

Capacité : Réaliser un schéma bilan des différentes couches de la Terre et de leur discontinuité F6

Poly bilan : tableau

tableau bilan structure du globe

II/ Un modèle minéralogique et chimique du globe

A) La composition chimique des enveloppes accessibles à l’échantillonnage

Les roches terrestres sont formées à partir d’un nombre réduit d’éléments majeurs, dont les principaux sont l’oxygène (40 à 50 %), le silicium (20 à 35 %) et l’aluminium (10 %). S’y ajoutent quelques éléments moins abondants : Fe, Mg, Ca, Na, K, etc.

La notion de modèle en sciences :

Le modèle est une construction intellectuelle hypothétique et modifiable. Au cours du temps les scientifiques l’affinent et le précisent en le confrontant à leurs découvertes. Il a une valeur prédictive. Les progrès techniques accompagnent le perfectionnement du modèle tout autant que les débats et les controverses.

La théorie de la « dérive des continents » repose sur un modèle de la Terre qui admet une couche rigide constituée de granite qui repose sur une couche plus « liquide » qui permet le déplacement des continents.

Nous allons mettre à l’épreuve ce modèle

Activité 1 : doc sur les ondes + Doc d’appel : zone d’ombre à projeter

Capacité : formuler un problème

modéliser la discontinuité de Gutenberg = limite noyau / manteau située à 2900km de profondeur

TP 1 : modélisation de la structure interne du globe poly schéma du rapporteur

Découverte des discontinuités de Gutenberg

Proposer un modèle qui permet d’expliquer la présence d’une zone d’ombre. Les ondes sismiques seront assimilées à des rais lumineux.

Une représentation schématique expliquant la présence de la zone d’ombre est attendue (utilisation du rapporteur papier)

résultat TP 1 – Discontinuité gutemberg

B)  La mise à l’épreuve du modèle par une étude sismique du globe

La rupture des roches constitutives de la Terre provoque des séismes : brusque libération d’énergie sous forme de vibrations : les ondes sismiques. Ces dernières se propagent à partir du foyer du séisme ou hypocentre (épicentre : projection verticale de l’hypocentre à la surface).

Il existe 3 types d’ondes :

Les ondes P : ondes premières : - elles se propagent dans le globe : o. de volume

- ce sont les plus rapides

- elles se propagent dans les liquides et les solides

Les ondes S : ondes secondes : - o. de volume

- elles sont moins rapides

- Elles se propagent uniquement dans les solides

Les ondes L et R : o. de Lowe et Rayleigh

- elles se propagent en surface uniquement

- elles ont une amplitude plus importante que les S et les P et sont responsables des dégâts lors des tremblement de terre.

 La vitesse des ondes sismiques varie selon les caractéristiques du milieu traversé (densité, état, composition chimique…) Un brusque changement de vitesse traduit un changement des propriétés du milieu : mise en évidence d’une discontinuité.

Le comportement des ondes de volume P et S suivent les lois d’optique géométrique (Lois de Descartes) en effet ces ondes sont réfléchies ou réfractées sur la discontinuité.