Exercice 2 - Exemple 1 · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Sujets zéro et spécimens sujet 2021 (sujet 1)

Exemple 1: Reconstitution de l'histoire géologique d'une partie de l'île de Groix

L'île de Groix est située au sud de la Bretagne, au large de Lorient. On y trouve des roches qui témoignent d'évènements géologiques que l'on souhaite reconstituer ici. Certaines d'entre elle, des glaucophanites ont été particulièrement étudiées.

Montrer que l'étude de cette roche permet de retracer une partie de l'histoire géologique de l'île de Groix

Vous organiserez votre réponse selon une démarche de votre choix intégrant des données issues des documents et les connaissances complémentaires nécessaires.

Document 1 – Observation d'une glaucophanite de l'île de Groix

Document 2 – Domaine de stabilité de différents minéraux en fonction de la pression et de la température

Site SVT de l'académie de Nice

Document 3 – Datation de la glaucophanite

La glaucophanite est riche en rubidium 87 ($^{87}\mathrm{Rb}$), en strontium 87 et 86 ($^{87}\mathrm{Sr}$ et $^{86}\mathrm{Sr}$). Le rubidium 87 qui se désintègrent en strontium 87 avec émission d'énergie sous la forme d'électrons. L'équation de désintégration s'écrit: $^{87}\mathrm{Rb} \longrightarrow {}^{87}\mathrm{Sr} + \mathrm{e}^-$. Des datations absolues sont donc possibles. La méthode consiste à mesurer les rapports des différents isotopes et de placer les points dans un graphique avec en abscisse $\left(\frac{^{87}\mathrm{Rb}}{^{86}\mathrm{Sr}}\right)_t$ et en ordonnée $\left(\frac{^{87}\mathrm{Sr}}{^{86}\mathrm{Sr}}\right)_{\text{total}}$. Les points obtenus sont quasiment alignés et l'on peut tracer une droite de coefficient directeur $a$. L'âge de la roche est donné par la relation: $t = \frac{a}{\lambda}$

$t$ est le temps en année

$a$ est le coefficient directeur de la droite

$\lambda$ est la constante de désintégration du $^{87}\mathrm{Rb}$ et vaut $1{,}397 \times 10^{-11}\text{ an}^{-1}$

Échantillon · $\left(\frac{^{87}\mathrm{Rb}}{^{86}\mathrm{Sr}}\right)_t$ · Erreur · $\left(\frac{^{87}\mathrm{Sr}}{^{86}\mathrm{Sr}}\right)_{\text{total}}$ · Erreur

Glaucophanite totale · 3,8 · +/-1,5 · 0,736099 · +/- 0,000007

Micas A extrait de la glaucophanite · 14,2 · +/-1,5 · 0,786820 · +/- 0,000008

Micas B extrait de la glaucophanite · 19,5 · +/-1,5 · 0,813036 · +/- 0,000008

Document 4 – Composition chimique de différentes roches

Les glaucophanites sont issues d'une roche préexistante qui a subi des modifications de pression et de température. Lors des modifications de température et de pression de nouveaux minéraux sont formés mais la composition chimique globale de la roche reste inchangée. Pour déterminer la nature de la roche préexistante les géochimistes font l'analyse des glocophanites de l'île de Groix et les compare à la composition chimique de roches qui font référence.

Tableau n°1 - Résultats de l'analyse des 6 glaucophanites de l'île de Groix notées G PL6, G ST5, G LQ 2.3, G LM 14, G PR7 et G Sp5 (teneurs en %):

Oxyde · G PL6 · G ST5 · G LQ 2.3 · G LM 14 · G PR7 · G Sp5

$\mathrm{SiO_2}$ · 48,44 · 48,39 · 49,08 · 48,68 · 53,16 · 47,66

$\mathrm{Al_2O_3}$ · 16,70 · 19,16 · 16,08 · 15,18 · 12,58 · 13,97

$\mathrm{FeO_{total}}$ · 11,08 · 9,15 · 12,28 · 15,39 · 14,1 · 15,32

$\mathrm{MgO}$ · 5,5 · 5,25 · 8,6 · 3,42 · 7,44 · 7,91

$\mathrm{CaO}$ · 10,74 · 10,88 · 3,85 · 8,21 · 4,01 · 6,47

$\mathrm{Na_2O}$ · 3,48 · 3,10 · 1,99 · 4,03 · 4,59 · 3,70

$\mathrm{K_2O}$ · 0,37 · 0,33 · 2,19 · 0,68 · 0,22 · 0,26

Tableau n°2: composition moyenne de 5 roches de référence (teneurs en %):

Oxyde · Péridotite · Gabbro · Andésite · Rhyolite · Granite

$\mathrm{SiO_2}$ · 45,3 · 50 · 58 · 73 · 74

$\mathrm{Al_2O_3}$ · 3 · 15 · 17 · 13 · 13

$\mathrm{FeO_{total}}$ · 8 · 11 · 7 · 2 · 8

$\mathrm{MgO}$ · 44,5 · 7 · 3 · 0,3 · 0,3

$\mathrm{CaO}$ · 1,2 · 10,2 · 6 · 1,13 · 1,17

$\mathrm{Na_2O}$ · <0,2 · 2 · 3 · 3,66 · 3,51

$\mathrm{K_2O}$ · <0,01 · <1 · 2 · 4,5 · 5