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article Simuler les anomalies paléomagnétiques du plancher océanique     -    publié le 22/09/2017

Paléomagnétisme - 1ère S - Modélisation. Montage simple reproduisant les mesures d’anomalies positives et négatives de part et d’autre d’une dorsale.

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• Place de l’activité dans la progression

La séance est exploitée dans le thème 1B (tectonique des plaques - histoire d’un modèle) pour illustrer l’apport du paléomagnétisme dans la théorie de l’expansion océanique suite aux théories de Hess.
Précédemment, les arguments de Wegener ont été passés en revue, l’apport des ondes sismiques dans la connaissance de la structure interne a été travaillé ainsi que la structure des roches du plancher océanique et l’identification de leurs minéraux caractéristiques.
Globalement, les élèves savent que les continents, enchâssés dans des plaques lithosphériques, bougent sur une asthénosphère plus chaude et plus dense constituée de péridotite. Ils savent aussi que le plancher océanique est formé de gabbros et de basaltes qui ont pour origine l’activité volcanique des dorsales. Par contre, même s’ils ont localisé ces dorsales, les animations montrant leur fonctionnement en double tapis roulant n’ont pas encore été montrées.

• Motivation pédagogique

C’est la première année que je réalise cette activité. Auparavant, j’abordais le paléomagnétisme sous forme d’exercices et j’associais les alternances de bandes noires et blanches, figurant les anomalies magnétiques, aux animations flash qui montrent le fonctionnement en tapis roulant des dorsales. La similitude des deux représentations me faisait croire que tous les élèves comprenaient l’intérêt du paléomagnétisme et que "ma" démonstration prouvait bien qu’il y avait une expansion océanique, dont l’origine ne pouvait être qu’à l’axe des dorsales.

En montrant la schématisation simplifiée de la peau de zèbre en même temps que l’animation flash, j’expliquais et j’argumentais certes le fonctionnement des dorsales mais j’occultais complètement le raisonnement déductif, je donnais à la fois le résultat expérimental et la solution. Sans astuce manipulatoire, il était difficile de savoir quels élèves étaient capables de faire le lien entre une symétrie constatée de part et d’autre de la dorsale et l’accrétion de matière qui s’y déroule.


Un exemple d’animation associant les anomalies magnétiques et l’accrétion océanique.

On s’aperçoit que le problème n’est pas aisé quand on veut revenir aux enregistrements originaux des profils magnétiques et qu’on tente d’expliquer à la classe le lien (a priori simple) entre ce graphique plutôt chaotique qui indique des "anomalies" soit positives, soit négatives et la bande rectangulaire où alternent bien régulièrement des zones noires et blanches. Les questions fusent : "pour quelle raison parle t-on d’anomalie monsieur ?" "C’est positif vers le haut, mais par rapport à quoi ?" "Qu’est-ce qui est mesuré exactement ?"...

En général, aborder ces points délicats en cours, sans expérimentation en amont, c’est risquer de perdre une partie des élèves et semer le doute, alors qu’il serait tellement plus logique de leur demander de réaliser leurs propres mesures du champ magnétique et d’en tirer des conclusions.

• Élaboration de la maquette de simulation

Ce montage n’est pas parfait, mais il permet une manipulation aisée par binôme et d’obtenir des résultats exploitables. En visualisant les variations de champ magnétique sur la boussole, il améliore notablement la perception du concept du paléomagnétisme par les élèves.

Dans le principe, une boussole est déplacée selon un axe précis, comme s’il s’agissait d’un bateau qui suit une trajectoire. On la fait donc glisser sur un fond de carte représentant la bathymétrie de l’océan Atlantique. Des rondelles métalliques, méticuleusement disposées et collées en alternance, de chaque côté du trajet tracé, sont masquées par le fond de carte. Elles vont attirer l’aiguille de la boussole soit vers le haut, soit vers le bas, au fur et à mesure de la progression.
Les élèves reportent dans un tableau les déviations de l’aiguille en fonction de la distance parcourue (en cm) puis ils construisent leur graphique.


Le montage papier avec les rondelles découvertes, puis le trajet du "magnétomètre" sur le fond de carte

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