Évaluation d’Enseignement Scientifique – deuxième trimestre Les causes de le crise Crétacé-Tertiaire La fin de l’ère secondaire, il y a 65 millions d’années, est marquée par la disparition de nombreuses espèces. Si les dinosaures non-aviens et les ptérosaures sont les plus connus, ont aussi disparu toutes les ammonites et des groupes entiers de mico-organismes marins, et bien d’autres. Cette crise biologique fut un bouleversement dans le cours de l’histoire de la vie. On cherche, dans les questions qui suivent, à examiner quelques arguments qui ont permis de comprendre les causes de cette crise biologique. Question A. Les trapps du Deccan sont d’immenses plateaux du centre et de l’Ouest de l’Inde. Les roches qui les constituent rappellent, par leur disposition en « couches », les coulées de lave solidifiées de l’île volcanique de la Réunion. L’énorme volume de roches qu’ils représentent (sur plus de 2000 mètres d’épaisseur, avec un étendue de 500 000 km², soit quatre fois la superficie de la France métropolitaine) et leur âge a conduit à émettre l’hypothèse suivante : Hypothèse . La mise en place des trapps du Deccan aurait obscurci l’atmosphère au point d’interrompre la photosynthèse, entraînant, en cascade, la crise biologique de la limite Crétacé-Tertiaire. Document A1. Un échantillon de roche des trapps de Deccan. Document A2. La composition chimique de l’échantillon de roche des trapps du Deccan du doc.A1 (proportion des différents oxydes). Oxyde SiO 2 TiO 2 Al 2 O 3 FeO * Mn O Mg O Ca O Na 2 O K 2 O P 2 O 5 Proportion dans l’échantillon du doc.A1 (%) 50, 2 2,5 13,1 11,2 0,16 8,4 10, 3 2,1 0,4 0,3 Document A3. Un classification simplifiée des roches magmatiques faiblement alcaline. On sait que des éruptions importantes projettent dans l’atmosphère gaz et poussières qui peuvent influencer le climat. (On peut mesurer ces effets lors de grosses éruptions contemporaines.) C’est particulièrement le cas pour les éruptions explosives dans les zones de subduction. Teneur en SiO 2 (%) 45 à 52 53 à 63 64 à 70 Plus de 70 Nom de la roche Si refroidissement rapide (volcanique) Basalte Andésite Dacite rhyolite caractère explosif des éruptions Nul Moyen Important Fort Si refroidissement lent (plutonique) Gabbro Granodiorite Granite Granite Document A4. L’âge des roches des trapps du Deccan. Les trapps du Deccan se sont mis en place vers 65 millions d’années, sur une période comprise entre 1 million d’années et quelques dizaines de millions d’années, selon les différentes estimations. Question A1. Combien de cristaux de plus de 1000 µm comptez-vous sur l’échantillon présenté dans le document A1 ? Combien de minéraux différents y dénombrez-vous (vidéoprojecteur pour couleurs) ? Question A2. Calculer la longueur de l’échantillon macroscopique présenté sur le document A1. Question A3. Décrire la structure de la roche dont est fait l’échantillon présenté dans le document A1. Question A4. À l’aide de la réponse précédente et des document 2 et 3, proposer un nom pour la roche en question – la réponse doit être justifiée. Question A5. À l’aide des documents 2 et 4 et de vos réponses, présentez vos arguments en défaveur de l’hypothèse émise. Échantillon de basalte. Trapps du Deccan. Sur la barre d'échelle, chaque carreau, blanc ou noir, mesure 1 cm. Échantillon de basalte. Trapps du Deccan. Observation réalisée au microscope polarisant, en LPNA (x100). Les parallélépipèdes « gris » sont de l’olivine.
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Évaluation d’Enseignement Scientifique – deuxième trimestreLes causes de le crise Crétacé-Tertiaire
La fin de l’ère secondaire, il y a 65 millions d’années, est marquée par la disparition de nombreuses espèces. Si lesdinosaures non-aviens et les ptérosaures sont les plus connus, ont aussi disparu toutes les ammonites et des groupesentiers de mico-organismes marins, et bien d’autres. Cette crise biologique fut un bouleversement dans le cours del’histoire de la vie.On cherche, dans les questions qui suivent, à examiner quelques arguments qui ont permis de comprendre lescauses de cette crise biologique.
Question A.Les trapps du Deccan sont d’immenses plateaux du centre et de l’Ouest de l’Inde. Les roches qui les constituentrappellent, par leur disposition en « couches », les coulées de lave solidifiées de l’île volcanique de la Réunion. L’énormevolume de roches qu’ils représentent (sur plus de 2000 mètres d’épaisseur, avec un étendue de 500 000 km², soit quatrefois la superficie de la France métropolitaine) et leur âge a conduit à émettre l’hypothèse suivante :Hypothèse. La mise en place des trapps du Deccan aurait obscurci l’atmosphère au point d’interrompre la photosynthèse,entraînant, en cascade, la crise biologique de la limite Crétacé-Tertiaire.Document A1. Un échantillon de roche des trapps de Deccan.
Document A2. La composition chimique de l’échantillon de roche des trapps du Deccan du doc.A1 (proportion desdifférents oxydes).
Oxyde SiO2
TiO2
Al2O3
FeO*
MnO
MgO
CaO
Na2
OK2
OP2O
5
Proportion dans l’échantillon du doc.A1(%)
50,2 2,5 13,1 11,2 0,16 8,4
10,3 2,1 0,4 0,3
Document A3. Un classification simplifiée des roches magmatiques faiblement alcaline.On sait que des éruptions importantes projettent dans l’atmosphère gaz et poussières qui peuvent influencer le climat. (Onpeut mesurer ces effets lors de grosses éruptions contemporaines.) C’est particulièrement le cas pour les éruptionsexplosives dans les zones de subduction.
Teneur en SiO2 (%) 45 à 52 53 à 63 64 à 70 Plus de 70
Nom de la roche
Si refroidissement rapide (volcanique) Basalte Andésite Dacite rhyolite
caractère explosif des éruptions Nul Moyen Important Fort
Si refroidissement lent (plutonique) Gabbro Granodiorite Granite Granite
Document A4. L’âge des roches des trapps du Deccan.Les trapps du Deccan se sont mis en place vers 65 millions d’années, sur une période comprise entre 1 million d’années etquelques dizaines de millions d’années, selon les différentes estimations.Question A1. Combien de cristaux de plus de 1000 µm comptez-vous sur l’échantillon présenté dans le document A1 ?Combien de minéraux différents y dénombrez-vous (vidéoprojecteur pour couleurs) ?Question A2. Calculer la longueur de l’échantillon macroscopique présenté sur le document A1.Question A3. Décrire la structure de la roche dont est fait l’échantillon présenté dans le document A1.Question A4. À l’aide de la réponse précédente et des document 2 et 3, proposer un nom pour la roche en question – laréponse doit être justifiée.Question A5. À l’aide des documents 2 et 4 et de vos réponses, présentez vos arguments en défaveur de l’hypothèseémise.
Échantillon de basalte. Trapps du Deccan. Sur la barre d'échelle, chaque carreau, blanc ou noir, mesure 1 cm.
Échantillon de basalte. Trapps du Deccan. Observation réalisée au microscope polarisant, en LPNA (x100). Les parallélépipèdes « gris » sont de l’olivine.
Question B.Une autre hypothèse a été émise :Hypothèse. Un gigantesque astéroïde aurait percuté la Terre, obscurcissant durablement le ciel, d’où la crise biologique Crétacé-Tertiaire.Dans les archives sédimentaires, la limite Crétacé-Tertiaire est marquée par une fine strate sombre, riche en matière organique et eniridium. Cet élément chimique rare à la surface de la Terre est présent en concentrations plus notable dans les météorites, mais aussidans le manteau terrestre (c’est-à-dire sous la croûte terrestre). On étudie dans les questions qui suivent des indices indubitables d’unimpact météoritique présents dans cette strate : la présences de tectites et de micro-cristaux de coésite et de diamant.Document B1. Les tectites.Les tectites sont de petits corps rocheux dont la taille va du millimètre à quelques centimètres. Leurprincipale caractéristique est d’être toujours et exclusivement composées de verre, dont lacomposition chimique est voisine de celles de roches terrestres – souvent celles de rochessédimentaires. Les tectites ont très souvent la forme de gouttes d’eau (cf. fig.B1).Document B2. Cristaux de coésite et micro-diamants.On trouve dans la couche à iridium de la limite Crétacé-Tertiaire des micro-cristaux de deux minérauxtrès rares à la surface de la Terre : la coésite et le diamant.La première a commecomposition chimique SiO2.Elle a donc la mêmecomposition chimique que lequartz, sans doute le minéralle plus représenté dans lesroches à la surface de laTerre (si l’on exclu lesminéraux de la famille desargiles). Les figures B2a, b etc apportent quelques donnéessur le quartz et la coésite.Le diamant est célèbre, comme gemme, mais aussicomme abrasif, du fait de sa dureté. Il a lamême composition chimique que legraphite. Les figures B2d, e et f apportentquelques précisions sur ces minéraux.
Question B1. Donner la formule chimique du diamant.Question B2. Expliquer pourquoi la formule chimique du diamant ne suffit pas à décrire ce minéral.Question B3. En utilisant le document 2, donner le nombre d’atomes présents dans la maille cristalline du diamant.Question B4. En utilisant les document 2 et 3, expliquer pourquoi la couche à iridium est riche en micro-diamants et en coésite.Question B5. Donner des arguments prouvant que les tectites sont issues d’un matériau fondu, puis projeté dans l’atmosphère àl’état liquide et refroidi rapidement avant sa chute.
Fig. B2b. La maille de la coesite. Les atomes de silicium apparaissent un peuplus clairs. La coésite est un minéral qui cristallise dans le système monoclinique.
Fig. B2a. La maille du quartz. Même conventions que fig.B2b. Le quartz cristallise dans le système hexagonal.
Fig.B2c. Diagramme Pression-Température de la silice (SiO2).
Figure B2e. Diagramme pression-température du carbone.
Fig. B2d. La maille du diamant. Système de cristallisation : cubique à faces centrées.
Document 3. La formation d’un cratère d’impact.
1) Point d’impact. L’énergie mécanique est convertie en énergie thermique, c’est-à-dire en chaleur.2) Éjecta : matériaux expulsés par le choc à l’extérieur du cratère d’impact.3) Ondes sismiques provoquées par l’impact.
Fig.B1. Deux tectites caractéristiques. Longueur de l'image : 5 cm. centimètres.
Fig.B2f. L'arrangement des atomes dans le graphite.
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