Logiciel Géocéan

Suggestion d’utilisation du logiciel Géocéan en lycée

 (Nouveaux programmes de SVT)

Florian HUSSON – Lycée Margueritte de Verdun

Groupe TICEx / SVT – Académie de Nancy-Metz

Place dans la progression

Etude de la subduction andine (océan-continent)

Etude rapide d’une subduction océan-océan (Tonga-Kermadec)

Ø      Télécharger la présentation, les conseils, et l’exemple d’utilisation en Terminale S (sans les illustrations) : document Microsoft Word, 8 pages,  81 Ko

Ø     Présentation rapide du logiciel et Conseils d'utilisation

Cliquer sur une image ou sur le lien correspondant pour faire apparaître l’illustration en plein écran

4 semaines environ sont consacrées au paragraphe I.5 du programme de T°S (enseignement obligatoire) : « La convergence lithosphérique et ses effets ».

Les activités proposées s’inscrivent en début de progression, en relation avec le paragraphe I.5.1 : « Convergence et subduction ».

Il s’agit de découvrir les caractéristiques d’une zone de subduction en envisageant 2 exemples différents :

-         reliefs particuliers (fosse + cordillère pour l’exemple de subduction océan/continent ; fosse + arc insulaire pour l’exemple de subduction océan/océan).

-         marge (limite de plaques) active, soulignée par une intense activité sismique et volcanique.

-         distribution des séismes en profondeur et enfoncement de la plaque plongeante visualisée par le plan de Wadati-Bénioff.

L’activité peut être complétée ensuite par l’étude de la répartition des flux de chaleur (ce que ne permet pas le logiciel) et des déformations lithosphériques (notion de prisme d’accrétion par exemple).

La progression se poursuit alors avec :

-         l’étude des mécanismes de la subduction (densité …).

-         l’explication de l’origine du magmatisme (volcanisme et plutonisme) associé.

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Ecran d’accueil du logiciel : à l’aide d’un vidéo-projecteur (ou d’une télé avec convertisseur), on peut s’appuyer sur ce support pour faire quelques rappels de 1^ère S et pour introduire la problématique, avant de décrire les fonctions du logiciel.

Après avoir entré un nom, on localise la zone étudiée : Sud Andes que l’on sélectionne en cliquant sur le rectangle correspondant qui devient bleu. On remarque qu’il s’agit d’une frontière océan/continent (entre la plaque de Nazca composée de lithosphère océanique et la plaque Sud-américaine composée de lithosphère continentale)

            1/ Etude morphologique : utilisation du module « BLOCS »

Cliquer sur l’icône du module « BLOCS ».

Choisir successivement (en cliquant) :

-         « commencer un nouveau travail » (si cette option est proposée)

-         « grille topo/bathymétrique »

-         fichier « ANDES S» (il peut être nécessaire d’appuyer sur la touche ESC-Echap pour faire afficher cette option)

Dans le menu « Ecran », sélectionner « graduations », puis « toponymie ». Les couleurs correspondent à des profondeurs et permettent donc de visualiser les reliefs.

En utilisant les icônes en haut à droite de l’écran (s’élever-s’abaisser-pivoter), orienter le bloc diagramme de manière à mieux distinguer la morphologie de la région. Par exemple, une hauteur de 25 et un azimut de 200 donnent une image bien exploitable. L’icône en forme de croix permet de centrer le bloc à l’écran (inutile ici). Le bouton central permet de revenir aux valeurs par défaut pour recommencer. Les autres icônes permettent de modifier la perspective, le zoom, et l’éclairage. Pour plus d’informations, voir volume 1 page 22. L’icône « BLOCS » en bas à droite permet de valider vos modifications.

Déplacer les légendes de la toponymie afin d’améliorer la lisibilité : cliquer sur un texte, puis « rouler » (bouton enfoncé). En double-cliquant sur un commentaire, on fait apparaître une fenêtre permettant de modifier certaines légendes (par exemple en supprimant certains traits de rappel inutiles).

A partir du bloc diagramme à l’écran, décrire le relief observé au niveau de la frontière océan/continent. On constate la présence d’une fosse océanique au contact d’une chaîne de montagnes côtière ( = cordillère).

            2/ Topographie, séismes et volcans : utilisation du module « CARTES »

Quitter le module précédent (menu fichier) sans enregistrer les modifications.

Dans l’écran d’accueil, sélectionner le module « CARTES ».

Choisir successivement (en cliquant) :

-         « commencer un nouveau travail » (si cette option est proposée)

-         « grille topo/bathymétrique », puis valider le choix proposé : « continent et îles principales »

-         « localisation des principaux volcans » »

Un fond de carte apparaît avec 2 lignes bleues qui vont servir de repères (sur la partie droite de la carte, le lac Chiquita est lui aussi représenté en bleu).

Dans le menu « Ecran », activer l’option « Courbes », désactiver l’option « toponymie » (inutile et imprécise), puis valider en cliquant sur l’icône du module « CARTES » en bas à droite de l’écran : les courbes de niveau s’affichent.

a)      Grâce au curseur correspondant, sélectionner les courbes entre – 7000 m et 0, en conservant une équidistance de 500 m, puis valider. On comprend alors ce que représente la ligne bleue la plus à gauche de l’écran ( = ligne de rivage).

b)      Sélectionner maintenant les courbes entre – 7000 m et –4500 m, puis valider : on visualise ainsi la fosse océanique. Dans le menu « Ecran », activer l’option « quadrillage » : chaque carré a un côté de 100 km environ. On peut demander aux élèves de décrire la disposition de la fosse (parallèle à la ligne de rivage) et d’estimer sa largeur (50 km environ).

c)      Sélectionner les courbes entre –3500 et 0, puis valider : on visualise ainsi la marge continentale (limite océan/continent). Remarquer sa faible largeur (25 km au Nord, 50 km au Sud) et sa pente très importante (surtout dans la partie Nord).

d)      Sélectionner les courbes entre 2500 m et 5500 m, puis valider : on visualise maintenant la cordillère. On peut alors demander de remarquer sa disposition (chaîne de montagnes qui longe la côte), d’estimer sa largeur (200 km au Nord, beaucoup moins au Sud), puis d’expliquer ce que représente la 2^ème ligne bleue (c’est « l’axe » de la cordillère, la « ligne de crête », qui correspond aussi d’ailleurs à la frontière Chili-Argentine).

Remarque : le logiciel ne donne que des altitudes jusqu’à 5500 m, mais le point culminant des Andes (Aconcagua, 6958 m) se trouve pourtant dans cette zone ; cela ne nous empêche pas de faire remarquer l’importance du relief (tant négatif au niveau de la fosse, que positif au niveau de la cordillère).

e)      Dans le menu « Ecran », désactiver la fonction « courbes », puis activer la fonction « symboles » et valider. Chaque symbole carré représente un volcan. La taille du symbole nous renseigne sur l’âge du volcan (« gros » = environ 4 Ma, « plus petit » = plus récent). On peut modifier la forme ou la taille du symbole (triangle par exemple) en cliquant sur l’icône correspondant aux symboles (« prévisualiser les symboles »), puis sur le symbole carré qui apparaît dans le cadre en haut à droite (« représentation uniforme »). Décrire la localisation des volcans (environ dans l’axe de la cordillère, soit à une centaine de km de la côte).

f)       Quitter le module précédent (menu fichier) sans enregistrer les modifications. Dans l’écran d’accueil, sélectionner à nouveau le module « CARTES » et choisir successivement : « commencer un nouveau travail » (si cette option est proposée), puis « grille topo/bathymétrique », « continent et îles principales », « foyers des séismes », « profondeur ». Dans le menu « Ecran », activer l’option « courbes », puis sélectionner uniquement les courbes entre –7000 m et – 4500m (afin de visualiser la fosse océanique), et valider. Dans le menu « Ecran », activer l’option « symboles » et « quadrillage », puis valider : chaque symbole indique la localisation du foyer d’un séisme, la taille du symbole étant fonction de la profondeur du foyer. On peut modifier la taille et la forme des symboles comme précédemment. Dans la partie droite de l’écran, cliquer sur la petite icône correspondant aux symboles (« Prévisualiser les symboles »), puis réaliser successivement les manipulations suivantes :

·        A l’aide du curseur correspondant, sélectionner uniquement les séismes superficiels (profondeur du foyer comprise entre 0 et -60 km) puis valider. Décrire leur abondance et leur distribution (très nombreux, présents sur toute la zone depuis la fosse jusqu’à 400 km sous le continent, surtout abondants à proximité immédiate de la fosse).

·        Réaliser le même travail pour les séismes moyennement profonds (de -60 à -300 km) : nombreux, ils se répartissent surtout à l’Est de la ligne de rivage, sous le continent, et sont donc plus éloignés de la fosse que les précédents.

·        Réaliser enfin le même travail pour les séismes profonds (de -300 à -640 km) : peu nombreux, ils sont situés à environ 400 km à l’Est de la fosse, sous le continent.

·        Conclure sur l’évolution de la profondeur moyenne des foyers sismiques quand on s’écarte de la fosse vers le continent.

            3/ Obtention d’un document-bilan : utilisation du module « COUPES »

Quitter le module précédent (menu fichier) sans enregistrer les modifications.

Dans l’écran d’accueil, sélectionner le module « COUPES ».

Choisir « commencer un nouveau travail » (si cette option est proposée), puis « grille topo/bathymétrique », « anomalies gravimétriques … », « foyers des séismes », « continents et îles principales », et enfin « ANDES S . DAP  Noms des lieux » (il peut être nécessaire d’appuyer sur la touche ESC-Echap pour faire afficher cette dernière option).

Choisir, à l’aide de la souris, un profil de coupe Ouest-Est (horizontal) dans la partie Nord de la carte : placer approximativement le point A de coordonnées (x = -74, y = -25) puis le point B de coordonnées (x = -63, y = -25). En cas d’erreur lors de cette manipulation, on peut recommencer rapidement grâce au menu « Courbes », en sélectionnant l’option « Extrémités ».

Effacer le fond de carte en cliquant sur l’icône correspondante (à droite de l’écran, vers le milieu).

Afficher le profil sismique en plus du profil topo/bathymétrique en cliquant sur l’icône correspondante en haut à droite de l’écran

Vérifier dans le menu « Ecran », que l’option « profils lissés » est activée.

Imprimer le travail. Découper, coller et annoter les profils (des commentaires peuvent être ajoutés avant l’impression). On peut introduire à présent la notion de « plan de Bénioff ».

            4/ Visualisation de la subduction : utilisation du module « NUAGES DE POINTS »

Quitter le module précédent (menu fichier) sans enregistrer les modifications.

Dans l’écran d’accueil, sélectionner le module « NUAGES DE POINTS ».

Choisir « commencer un nouveau travail » (si cette option est proposée), accepter le choix proposé : « continents et îles principales ». L’écran affiche alors une vue de dessus de la région (on retrouve les 2 lignes marquant la ligne de rivage et l’axe de la cordillère) ainsi que les foyers des séismes.

En utilisant l’icône en forme de flèche nommée « Basculer vers le fond de l’écran », modifier progressivement la vue afin d’arriver à une vue de profil (hauteur proche de 0). Constater que la majorité des foyers de séismes se répartissent sur un plan incliné (plan de Wadati-Bénioff). Ce plan matérialise l’enfoncement de la lithosphère océanique dans l’asthénosphère sous-jacente, au niveau de la zone de subduction.

Compléter alors le profil imprimé précédemment en représentant la lithosphère océanique plongeante (épaisseur 150 à 200 km environ).

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On localise la zone étudiée : Iles Tonga Kermadec que l’on sélectionne en cliquant sur le rectangle correspondant qui devient bleu. On peut remarquer qu’il s’agit ici d’une zone de subduction intra-océanique (à l’Est de la zone : lithosphère océanique de la plaque Pacifique, à l’Ouest : lithosphère océanique de la plaque Indo-Australienne).

On réalisera successivement les manipulations suivantes :

            1/ Module « BLOCS »

Cliquer sur l’icône du module « BLOCS ».

Choisir successivement (en cliquant) :

-         « commencer un nouveau travail » (si cette option est proposée)

-         « grille topo/bathymétrique »

-          « KERMADEC . DAP  Noms des lieux » (il peut être nécessaire d’appuyer sur la touche ESC-Echap pour faire afficher cette option)

Dans le menu « Ecran », activer la fonction « graduations » et désactiver la fonction « toponymie » (si elle est activée).

Pour observer correctement la morphologie de la région, il est conseillé de « retourner » le bloc diagramme en plaçant le Nord vers l’observateur : en utilisant les icônes en forme de flèches en haut à droite de l’écran (s’élever-s’abaisser-pivoter), choisir une orientation avec une hauteur de 40 et un azimut de 20, puis valider.

On observe alors de gauche à droite :

-         la plaque pacifique (qui porte quelques reliefs dont une « ride », en haut de l’écran)

-         la fosse océanique, très profonde (jusqu’à plus de 10 000 m par endroits)

-         2 arcs insulaires successifs, dont certains sommets approchent ou dépassent la surface (en blanc) et qui appartiennent à la plaque Indo-Australienne.

On peut demander aux élèves d’utiliser la fonction « commentaires » pour légender le bloc diagramme avec les termes ci-dessus (en gras).

            2/ Module « CARTES »

Quitter le module précédent (menu fichier) sans enregistrer les modifications.

Dans l’écran d’accueil, sélectionner le module « CARTES ».

Choisir successivement (en cliquant) :

-         « commencer un nouveau travail » (si cette option est proposée)

-         « grille topo/bathymétrique », puis valider le choix proposé : « îles principales »

-         « foyers des séismes », puis « profondeur »

Sur le fond de carte , les zones en bleu correspondent aux îles qui émergent des 2 arcs observés précédemment. Nous retrouvons la plaque Pacifique à l’Est, c’est-à-dire dans la partie droite de la carte.

Dans le menu « Ecran », activer l’option « Courbes », désactiver l’option « toponymie », puis valider en cliquant sur l’icône du module « CARTES » en bas à droite de l’écran : les courbes de niveau s’affichent.

Grâce au curseur correspondant, sélectionner les courbes entre – 10 000 m et - 6000, puis valider. On visualise alors la fosse océanique.

Sélectionner ensuite les courbes entre -1500 m et +500 m, puis valider : on visualise maintenant les 2 arcs insulaires.

Dans le menu « Ecran », activer la fonction « symboles » et valider: chaque symbole indique la localisation du foyer d’un séisme, la taille du symbole étant fonction de la profondeur du foyer. Taille et forme des symboles peuvent être modifiées comme précédemment. Dans la partie droite de l’écran, cliquer sur la petite icône correspondant aux symboles (« Prévisualiser les symboles »), puis réaliser successivement les manipulations suivantes :

·        Sélectionner uniquement les séismes superficiels (profondeur du foyer comprise entre 0 et 60 km) : surtout abondants à proximité immédiate de la fosse (à l’Ouest, côté plaque Indo-Australienne).

·        Réaliser le même travail pour les séismes moyennement profonds (de 60 à 300 km) : surtout abondants en dessous du premier arc insulaire.

·        Réaliser enfin le même travail pour les séismes profonds (de 300 à 710 km) : surtout abondants en dessous du deuxième arc insulaire.

Conclusion : La distribution géographique des foyers des séismes en fonction de leur profondeur est donc encore plus nette que pour la cordillère des Andes. On remarquera ici l’abondance des séismes profonds … voire très profonds.

            3/ Module « COUPES »

Quitter le module précédent (menu fichier) sans enregistrer les modifications.

Dans l’écran d’accueil, sélectionner le module « COUPES ».

Choisir « commencer un nouveau travail » (si cette option est proposée), puis « grille topo/bathymétrique », « anomalies gravimétriques … », « foyers des séismes », « îles principales », et enfin « KERMADEC. DAP  Noms des lieux » (il peut être nécessaire d’appuyer sur la touche ESC-Echap pour faire afficher cette dernière option).

Choisir, à l’aide de la souris, un profil de coupe Ouest-Est (horizontal) dans la partie centrale de la carte : placer par exemple le point A de coordonnées (x = - 180 et y = - 20,4) puis le point B de coordonnées (x = - 171 et y = - 20,4). En cas d’erreur lors de cette manipulation, on peut recommencer rapidement grâce au menu « Courbes », en sélectionnant l’option « Extrémités ».

Vérifier dans le menu « Ecran », que l’option « profils lissés » est activée.

Effacer le fond de carte en cliquant sur l’icône correspondante (à droite de l’écran, vers le milieu).

Afficher le profil sismique en plus du profil topo/bathymétrique en cliquant sur l’icône correspondante en haut à droite de l’écran : on visualise alors nettement la subduction de la plaque Pacifique (plan de Wadati-Bénioff).

On peut alors aussi imprimer ce travail, puis découper, coller et annoter les profils (possibilité d’utiliser la fonction « commentaires »).

            4/ Module « NUAGES DE POINTS »

Quitter le module précédent (menu fichier) sans enregistrer les modifications.

Dans l’écran d’accueil, sélectionner le module « NUAGES DE POINTS ».

Choisir « commencer un nouveau travail » (cette option ne s’affiche pas toujours), puis accepter le choix proposé : « îles principales ».

En utilisant l’icône en forme de flèche nommée « Basculer vers le fond de l’écran », modifier progressivement la vue afin d’arriver à hauteur = 10.

En utilisant les icônes « Basculer vers la droite » et « Basculer vers la gauche », rechercher l’azimut permettant d’observer une surface minimale dans la zone centrale (axes en couleur) du nuage de points : on trouve un azimut de 175 environ.  On visualise alors très bien la subduction et on peut apprécier l’importance de l’angle de subduction selon lequel la plaque Pacifique « plonge » dans l’asthénosphère.

 

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