[PDF] DST # 2 .pages 12 déc. 2014 EXERCICE

EXERCICE 1 : LE DOMAINE CONTINENTAL ET SA DYNAMIQUE : DESTRUCTION DES RELIEFS ET RECYCLAGE { Bac Type 1, Polynésie 2014, 8 points } Le Massif armoricain localisé en Bretagne culmine actuellement à 147m. Il s'agit du reste d'une vaste chaîne de montagnes très ancienne (600 millions d'années) qui atteignait probablement 2000 à 3000m d'altitude. Présenter les phénomènes qui contribuent à la disparition des reliefs montagneux et au recyclage de la croûte continentale. Votre réponse comprendra une introduction, un développement cohérent et un schéma de synthèse. EXERCICE 2 : GEOTHERMIE ET PROPRIETES THERMIQUES DE LA TERRE : { Bac Type 2.1, France Métropolitaine, Septembre 2013, 3 points } A Chaudes Aigues, en Auvergne, depuis 1332 un réseau de chauffage urbain existe et depuis cette époque, la ville continue d'être chauffée par un système de géothermie et a développé un centre de thermalisme. A partir de l'exploitation des documents mis en relation avec vos connaissances, expliquez l'origine de ce phénomène de géothermie locale. TS2 3h 30 min 12/12/2014 DST # 2 1

EXERCICE 3 : GENETIQUE ET EVOLUTION : {Bac Type 2.2, France Métropolitaine, Juin 2014, 5 points } Des généticiens étudient le brassage génétique et sa contribution à la diversité génétique. Ils prennent comme modèle d'étude deux populations de drosophiles constituées d'individus mâles et femelles homozygotes pour deux gènes indépendants. Des mâles de la population 1 sont placés avec des femelles de la population 2 dans le même flacon d'élevage. Leur croisement aboutit à la génération F1. Les individus issus de la première génération (F1) obtenue sont ensuite croisés avec des individus de la population 2. On obtient une 2ème génération (F2) dans laquelle les généticiens observent, pour les caractères étudiés, une diversité des combinaisons phénotypiques. En vous appuyant sur cet exemple, proposez un texte illustré montrant par quels mécanismes la reproduction sexuée aboutit, ici, à la diversité phénotypique observée. L'exposé doit être structuré avec une introduction et une conclusion et sera accompagné des schémas adéquats. Le gène " couleur du corps » présente 2 allèles : e+ : corps clair, dominant e- : corps sombre, récessif Le gène " longueur des ailes » présente 2 allèles : vg+ : ailes longues, dominant vg- : ailes courtes, récessif 3

EXERCICE 3 : GENETIQUE ET EVOLUTION : {Bac Type 1, France Métropolitaine, Juin 2014, 5 points } La reproduction sexuée entre 2 partenaires est un mode de reproduction qui conduit à de nouvelles combinaisons alléliques et de nouveaux phénotypes Attendus : -la schématisation du 1er croisement qui aboutit à une génration en F1 d'individus hétérozygotes pour les 2 gènes, 100% homogène avec le double phénotype dominant corps clair et ailes longues. Représentation des chromosomes, des allèles, des gamètes et de l'échiquier de croisement de fécondation avec les génotypes et phénotypes en F1 -idem pour le 2è croisement : justification correcte du fait qu'il s'agiss d'un test-cross qui reflète dont le résultat reflètee e nqulité et quantité les gamètes parentaux : croisement entre un individu de F1 et un double homozygote récessif de la population 2 qui aboutit à 4 phénotypes : les 2 parentaux et 2 recombinés. Représentation des chromosomes et des allèles. - Tableau des gamètes et calcul des proportions des phénotypes issus du 2nd croisement qui seront de 25/25/25/25 % soit 4 x 1/4 avec une justification bien établie sur la copie : les gènes étant situés sur 2 paires de chromosomes différents sont donc indépendants : aucun crossing-over entre eux n'est possible. L'individu F1 produira donc 4 types de gamètes en proportion égale, ce qui est reflété par l'équiprobabilité des 4 phénotypes reflétant la diversité obtenue en F2 . Conclusion : obtention de nouveaux phénotypes avec seulement 2 gènes à l'état hétérozygote pris en considération. Cette diversité génétique engendrée par la reproduction sexuée et ses brassages interchromosomiques est en réalité TS2 3h 30 min 11/12/2014 Corrigé du DST # 2 4

beaucoup plus grande car de très nombreux gènes à l'état hétérozygote existent : se surajoutent donc de façon aléatoire des crossing-over et brassages intrachromosomiques. Tout individu né d'une reproduction sexuée est unique, comme cela a été résumé par la formule célèbre " Qui fait un oeuf fait du neuf » du biologiste Langaney. 5

EXERCICE 2 : GEOTHERMIE ET PROPRIETES THERMIQUES DE LA TERRE : {Bac Type 2.1, France Métropolitaine, Septembre 2013, 3 points } Conseils méthodologiques : Ici on peut faire une mini-synthèse comme dans une question 2.2 avec introduction, reformaulation du sujet en problématique, annonce de plan, plan apparent ici en 2 parties et synthèse (qui parfois peut-être un schéma ) Ici 3 points sont importants : expliquer la permanence d'eaux chaudes remontant en surface, ce qui suppose d'aborder leur origine constante, leur chaleur anormalement élevée et l'entretien de leur remontée spontanée. Ils doivent absolument figurer dans votre argumentation qui emprunte l'exploitation des indices tirés de tous les documents. Et évidemment, en vous lisant, on doit sentir que vous les exploiter dans un ordre logique avec cette démarche précise qui n'est pas l'ordre des documents ! Connaissances de cours requises ici pour bien exploiter les documents 1 à 4 : - TS : -le flux géothermique moyen terrestre dissipé sur Terre en surface est en moyenne de 80mW.m-2 -la température croît avec la profondeur selon un gradient : une remontée d'eau chaude à 80°C est de la géothermie de basse énergie exploitable pour du chauffage local collectif de ville et du thermalisme par exemple -un flux thermique Δθ de surface anormalement élevé a toujours une origine plus ou moins profonde anormalement élevé dont l'origine peut être divers : ici une remontée par bombement de l'asthénosphère -1ère S : la limite lithosphère/asthénosphère est thermique et correspond aux isothermes 1200-1300°C. Valeurs des documents du corpus : On réfléchit au statut des documents au brouillon : que m'apportent-ils par rapport à ce que je cherche à faire ? comment se relient-ils ? Les documents 3 et 4 précisent le contexte géologique de surface et de profondeur (rhéologie : nature des couches, leur profondeur et les indices tectoniques d'activité : failles et métamorphisme gneissique au lieu d'un granite surmontée d'un basalte fin), le document 1 la nature et la température des eaux remontant sur place (source du Par de la ville), le document 2 le contexte du flux géothermique régional de l'Auvergne Les documents 2 et 4 sont à l'échelle locale, 2 et 3 régiono-nationale. Réponse rédigée : Le site auvergnat de Chaudes Aigues est remarquable car il est le siège pour les habitants de remontées d'eaux chaudes à 81°C de moyenne, ce qui permet thermalisme et chauffage depuis près de 700 ans ! Pourquoi ? Quelles particularités géologiques sous-jacentes abrite cette ville et expliquent ces remontées d'eaux chaudes permanentes singulières ? Nous allons expliquer dans un premier temps l'origine de ces eaux de source puis les raisons de leur remontée constante à température élevée. I / ORIGINE DES EAUX DE SOURCE DE CHAUDES AIGUES D'après le document 4, on conçoit bien que ces eaux de sources ont pour origine des eaux infiltrées superficielles de précipitation (pluies, neiges ...) qui pénètrent dans le sol granitique à la faveur d'anfractuosités bien visibles (failles) jusqu'à des couches gneissiques vers - 2km où elles circulent. Leur remontée peut être facilitée par les failles quasi-verticales et profondes que l'on observe dont une des 2 quasi-verticale à l'aplomb sous la ville. ➱ Ainsi, les précipitations peuvent s'infiltrer et remonter juste sous la ville en raison du contexte local des 3 premiers km de profondeur. II / CAUSES EXPLICATIVES DE LA REMONTEE D'EAUX CHAUDES A AIGUES Constat : document 1 : l'eau remonte à Aigues en surface à 81°C en moyenne, soit une température élevée constante. Les eaux froides infiltrées étant bien plus froides bien entendu que 81°C, cela suppose leur réchauffement en profondeur au cours de leur infiltration en profondeur. 6

Le document 4 indiquent qu'elles vont jusqu'à -2 à- 3km et c'est le gradient géothermique local qui détermine leur échauffement. Or, d'après le document 2, il est > 100W.m-2, soit > + 33% par rapport à une moyenne terrestre de 65 mW.m-2 : ce flux local anormalement élevé traduit un gradient géothermique anormalement élevé. Un gradient géothermique moyen de lithosphère continental est de 10 à 13°C.km-1 mais est bien plus élevé dans la croûte (30°C.km-1) que dans la lithosphère. D'après le document 3, la limite lithosphère/ asthénosphère est située à - 55km (point le plus profond de la faille verticale sous la ville) contre près du double (-90km) de part et d'autre de Chaudes Aigues : il y a donc une remontée de l'asthénosphère par bombement au-dessous de la ville. Or, d'après notre cours de 1ère S, nous savons que la limite entre lithosphère est asthénosphère est thermique et associée aux isothermes 1200-1300°C. Si on suppose une remontée (il faudra qu'on explique comment juste après) adiabatique (sans échanges de chaleur avec les roches encaissantes traversées par le fluide aqueux), alors à Chaudes Aigues, une eau à 1300°C à -55 km (donc des températures bien plus élevées que dans d'autres villes) ➱ Ainsi, une remontée asthénosphérique est la cause du réchauffement particulier local des eaux infiltrées due à un gradient géothermique local anormalement élevé. La déformation des péridotites lithosphériques (document 4) indique qu'elles sont à une température proche des péridotites asthénosphériques : la température à - 30 km sous la ville doit donc être aussi de 1200-1300°C (remontée adiabatique), ce qui nous fait un gradient géothermique local moyen de 40°C.km-1 contre 30°C.km-1 normalement, soit + 25% Comment peut-on expliquer pour finir de répondre à nos 3 points que ces eaux chaudes remontent en surface ? Une remontée nécessite un ΔP >0 des profondeurs vers la surface or on a expliqué l'existence auto-entretenue par le globe d'un Δθ >0 de 1300 - 81 = 1219°C en 55km or cela génère un Δd élevé car les eaux chaudes sont moins denses que celles de surface : elles remontent donc spontanément en permanence par des fractures marquées (verticale quasiment sous Aigues). Synthèse récapitulative bilan (schéma possible) Le site de Chaudes Aigues est donc bien exceptionnel sur le plan géologique : des eaux chaudes permanentes de surface jaillissant à à 81°C s'expliquent par une remontée asthénosphérique à l'origine d'un gradient géothermique anormalement élevé de 40°C.km-1 qui réchauffe ces eaux de précipitation infiltrées jusqu'à - 3km à des températures bien supérieures à 90°C (120 ou plus ici voir raisonnement dans notre développement), température moyenne atteinte à cette profondeur. Un Δθ anormalement élevée à l'aplomb de la ville génère un Δd à l'origine des remontées permanentes de ces eaux par une fracture verticale dans le granite puis le gneiss). Voilà pourquoi, à Chaudes Aigues, dans le Cantal en Auvergne (Massif Central), un site géothermique de moyenne énergie permet chauffage et thermalisme depuis près de 700°C grâce à des remontées d'eaux permanentes à 81°C. 7

EXERCICE 1 : LE DOMAINE CONTINENTAL ET SA DYNAMIQUE : DESTRUCTION DES RELIEFS ET RECYCLAGE {Bac Type 1, Polynésie 2014, 8 points } Présenter les phénomènes qui contribuent à la disparition des reliefs montagneux et au recyclage de la croûte continentale. Votre réponse comprendra une introduction, un développement cohérent et un schéma de synthèse. remarques méthodologiques : -1/ définissez les concepts, idées et mots-clefs à chaque fois sans considérer d'implicite avec le correcteur qui peut aussi penser que si vous ne le faites pas, c'est que vous ne le savez pas bien et utilisez des mots en l'air or il évalue votre degré de maîtrise ! dans ce sujet, par exemple, les mots (structures, phénomènes ...) : altération, érosion mécanique et chimique, hydrolyse, arénisation, transport, sédimentation et diagénèse, isostasie et rebond isostatique avec remontée du Moho avec l'arasement des reliefs montagneux, surrection, racine crustale, extension tardi-orogénique et effondrement gravitaire, pénéplénation, recyclage interne et externe de la croûte, anatexie crustale ... -2/ structurer visuellement votre exposé de ROC : plan apparent, chronologique ici -3/ schématisez au maximum votre propos pour faire des liens immédiats où ? qui ? quoi ? quand ? comment ? -4/ récapitulez en synthèse-bilan vos idées dans un schéma complet d'une page, grand, lisible, légendé, dynamique (flèches), logique dans l'emploi des couleurs et chronologique (numéros indiqués) Systèmes instables, les chaînes tendent à disparaître dès leur formation mais leur disparition est l'étape ultime de leur histoire (phase 4) après l'accrétion, et la subduction/collision en quelques dizaines de millions d'années (80 environ). Elle est la conséquence d'une compétition surrection/érosion. Au niveau tectonique, surrection et érosion sont 2 phénomènes simultanés, le 1er étant du à la collision. Au début de la mise en place des reliefs : v surrection > v érosion => quotesdbs_dbs1.pdfusesText_1