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

Consignes manipulatoires

• Vérifier que l’armature de la table, très souvent métallique, n’influence pas l’orientation de la boussole.
• La boussole dans ce montage n’est plus une boussole ! On considère qu’elle fonctionne comme un magnétomètre, un autre appareil capable de mesurer l’orientation et l’intensité du champ magnétique de la zone traversée.
• Quand on commence à utiliser notre "magnétomètre", l’aiguille doit indiquer 0°, c’est à dire un champ magnétique "normal", non dévié par le champ magnétique des basaltes sous-jacents.
• Pour obtenir cette valeur de départ, orienter le fond de carte de façon à ce que l’axe des aiguilles soit parallèle au tracé.
• Quand l’aiguille se déplace vers le haut, on mesure un champ magnétique supérieur à la normale, c’est une anomalie positive.
• Quand l’aiguille se déplace vers le bas, on mesure un champ magnétique inférieur à la normale, c’est une anomalie négative.
• Une simple soustraction entre la valeur pointée par l’aiguille sur le cadran du "magnétomètre" et la valeur pointée au départ (0 ou 180) donne une valeur du champ magnétique en unité arbitraire (UA).
• Le point de référence pour noter le déplacement en cm est l’axe des aiguilles (le centre du magnétomètre)
• Quand la variation dépasse les 90°, soulever le "magnétomètre" et le reposer quelques millimètres plus loin sur le trajet.
• Bien suivre le bord de la règle en faisant coulisser le "magnétomètre".
• Relever des valeurs pour un trajet d’Est en Ouest, puis d’Ouest en Est.

Une production d’élèves évaluée.

Un exemple de déroulé de séance

1. Présentation de la théorie de Hess qui suppose la formation d’un plancher océanique au niveau des dorsales avec un éloignement des basaltes et gabbros émis, tel un tapis roulant,de chaque côté de cette même dorsale.
2. Objectif du TP : En quoi les découvertes et les études autour du paléomagnétisme terrestre vont permettre d’étayer la théorie de Hess ?
3. Explication de l’aimantation rémanente des basaltes à l’aide d’une boussole et d’un échantillon de roche. De nombreuses vidéos existent sur YouTube.
   

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4. De part leur aimantation, les basaltes conservent en quelque sorte une trace de la position du pôle nord au moment où le magma se solidifie. En effet, les cristaux de magnétite, quand ils sont encore mobiles, s’orientent parallèlement au champ magnétique terrestre.
5. Expliquer oralement le fait que les pôles magnétiques s’inversent au cours des périodes géologiques, le pôle nord passant au sud et vice versa.
6. On sait que le champ magnétique terrestre peut être modifié par l’aimantation des roches sous-jacentes, ce qui crée des anomalies positives (quand l’aimantation des basaltes va dans le même sens que le champ magnétique actuel) ou bien des anomalies négatives (quand l’aimantation des basaltes pointe dans le sens contraire du champ actuel).
7. Mise en œuvre de la maquette simulant les mesures permettant d’obtenir un profil magnétique du plancher océanique (voir consignes manipulatoires ci-dessus).
8. Interprétation des graphiques obtenus avec validation en direct de la trace écrite par le professeur.
9. Distribution du document ressource ci-dessous et confrontation des résultats avec les véritables mesures.
   

   APBG n°4 2015 p163 dans "Le champ magnétique terrestre et ses variations" Jacques Kornprobst.

Améliorations envisageables de la maquette

Sur 9 binômes, j’ai ainsi obtenu 5 graphiques exploitables et seulement 3 binômes ont pu faire une interprétation correcte de leurs résultats, c’est à dire confirmer logiquement la théorie de Hess.

Les graphiques peu informatifs et donc non exploitables concernent des élèves qui n’ont pas suivi à la lettre les recommandations manipulatoires, mais la variabilité des mesures est sans aucun doute un problème. L’idéal serait d’allonger le trajet sur deux feuilles A4 et d’espacer les rondelles de métal sous le fond de carte.

Les soucis d’interprétation auraient certainement pu être atténués avec une étape de problématisation avant le début des mesures. La consigne aurait pu être : "déplacer rapidement le magnétomètre sur le parcours...que peut on remarquer ?... comment les basaltes peuvent-ils interférer avec le magnétomètre ?".

Un blocage existe aussi sur l’explication de l’aimantation rémanente des basaltes et le fait que ces mêmes roches enregistrent aussi la position des pôles. Dans un premier temps, l’aimant est le basalte, dans un deuxième temps, on décrit que le magma basaltique subit le champ magnétique terrestre contemporain à sa formation. Le fait que l’exposition à un champ magnétique puisse créer un aimant n’est pas simple...

Une mise en commun des 5 graphiques réussis aurait certainement conduit plus d’élèves à comprendre le mécanisme du tapis roulant, imprimé via le paléomagnétisme, dans les basaltes océaniques.