Sciences de la vie et de la Terre · Première

Idées d’apprentissage actif

Zones de Subduction et Recyclage

Apprendre les zones de subduction active demande aux élèves de visualiser des processus dynamiques et invisibles. Les activités pratiques et collaboratives rendent ces mécanismes concrets, en transformant des notions abstraites comme la densité ou la déshydratation en observations tangibles et en manipulations.

• Programmes Officiels
• EDNAT.SVT.205
• EDNAT.SVT.206

• 20–55 min
• Binômes → Classe entière
• 4 activités

Activité 01

• Jeu de simulation
• 50 min · Petits groupes

Modélisation : Construire une coupe de zone de subduction

En petits groupes, les élèves disposent de cartes de séismicité, de profils tomographiques et de données de densité. Ils construisent une coupe schématique en plaçant les éléments clés (fosse, plan de Wadati-Benioff, coin mantellique, arc volcanique) et justifient chaque choix par les données fournies.

Pourquoi la lithosphère océanique finit-elle par plonger dans le manteau ?

Conseil de facilitation

Pendant la modélisation en coupe, circulez entre les groupes pour vérifier que les élèves distinguent bien la lithosphère rigide de l'asthénosphère ductile dans leur maquette.

À observer

Présentez aux élèves une coupe géologique simplifiée d'une zone de subduction avec des symboles pour la fosse, l'arc volcanique et des hypocentres de séismes. Demandez-leur d'identifier et de nommer ces structures et d'expliquer brièvement le rôle de la plaque océanique plongeante dans leur formation.

• Appliquer
• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Conscience sociale
• Prise de décision

Activité 02

• Rotation par ateliers
• 55 min · Petits groupes

Rotation par ateliers: Roches et minéraux de subduction

Quatre stations proposent l'observation de lames minces de basalte, gabbro métamorphisé (schiste bleu, éclogite), andésite et péridotite hydratée. À chaque station, les élèves identifient les minéraux caractéristiques et relient leurs conditions de formation à une position dans la zone de subduction.

Quelle est l'origine du magma dans les zones de subduction ?

À observer

Posez la question : 'Comment l'eau, présente dans la lithosphère océanique, parvient-elle à faire fondre les roches du manteau ?' Guidez la discussion pour que les élèves expliquent le rôle de la déshydratation et de la diminution de la température de fusion.

• Mémoriser
• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Autogestion
• Compétences relationnelles

Activité 03

• Penser-Partager-Présenter
• 20 min · Binômes

Penser-Partager-Présenter: Pourquoi la lithosphère océanique plonge-t-elle ?

Chaque élève calcule la densité d'une lithosphère océanique de 10 Ma puis de 80 Ma à partir de données fournies. En binôme, ils comparent leurs résultats et formulent une explication du plongement. Les paires partagent leur conclusion avec la classe.

Comment se forment les arcs volcaniques et les fosses océaniques ?

À observer

Sur un post-it, demandez aux élèves d'écrire deux différences majeures entre la lithosphère océanique jeune et la lithosphère océanique vieille qui expliquent pourquoi cette dernière subducte. Ils doivent utiliser les notions de densité et de température.

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Conscience de soi
• Compétences relationnelles

Activité 04

• Jeu de simulation
• 40 min · Petits groupes

Analyse de données : Localiser les séismes en 3D

Les élèves reportent sur un graphique profondeur/distance à la fosse les foyers sismiques d'une zone de subduction réelle (Japon ou Andes). Ils tracent le plan de Wadati-Benioff et en déduisent le pendage de la plaque plongeante. Chaque groupe compare ses résultats.

Pourquoi la lithosphère océanique finit-elle par plonger dans le manteau ?

À observer

Présentez aux élèves une coupe géologique simplifiée d'une zone de subduction avec des symboles pour la fosse, l'arc volcanique et des hypocentres de séismes. Demandez-leur d'identifier et de nommer ces structures et d'expliquer brièvement le rôle de la plaque océanique plongeante dans leur formation.

• Appliquer
• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Conscience sociale
• Prise de décision

Quelques notes pour enseigner cette unité

Pour enseigner les zones de subduction, privilégiez une approche par étapes : commencez par des manipulations simples (comme la modélisation de la flexure) avant d'aborder les mécanismes complexes comme la déshydratation. Évitez de présenter tous les concepts d'un coup. Utilisez des analogies concrètes, comme comparer la plaque plongeante à une feuille de papier qui se courbe sous son propre poids, pour ancrer les idées abstraites.

À la fin de ces activités, les élèves doivent être capables d'expliquer pourquoi la lithosphère océanique plonge, de relier les séismes aux plans de Wadati-Benioff, et de décrire le rôle de l'eau dans la fusion du manteau. Ils devraient aussi pouvoir identifier les structures géologiques d'une zone de subduction sur des schémas ou des données réelles.

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Attention à ces idées reçues

• During Modélisation : Construire une coupe de zone de subduction, watch for students who assume the oceanic plate is pushed down by the mid-ocean ridge.

  Pendant cette activité, demandez aux élèves de calculer la densité des roches de la lithosphère jeune et vieille avec des échantillons ou des données de laboratoire. Ils verront que la plaque ancienne, plus dense, est tirée vers le bas par la gravité, pas poussée par la dorsale.

• During Station Rotation : Roches et minéraux de subduction, watch for students who think the magma comes from the subducting plate itself.

  Lors de cette rotation, utilisez des échantillons de schiste bleu et d'éclogite pour montrer la déshydratation progressive de la plaque. Demandez aux élèves d'observer comment l'eau libérée abaisse le point de fusion du manteau sus-jacent, créant le magma.

• During Modélisation : Construire une coupe de zone de subduction, watch for students who confuse the oceanic trench with a simple fault opening.

  Pendant la construction de la maquette, utilisez une feuille rigide pour simuler la lithosphère et pliez-la pour montrer la flexure. Insistez sur le fait que la fosse est une courbure, pas une faille, et demandez aux élèves de noter la différence dans leur cahier.

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Méthodes utilisées dans ce dossier

• Jeu de simulation
• Rotation par ateliers
• Penser-Partager-Présenter