Les sciences de la Terre dans les programmes de classe préparatoire TB

Programmes officiels de SVT pour les classes préparatoires BCPST, partie sciences de la Terre

Suite à la réforme des programmes de lycée, le contenu des formations des classes préparatoires doit évoluer et s'adapter.

Les programmes des premières années de classes préparatoires aux grandes écoles, applicables dès septembre 2013 sont parus au Bulletin officiel spécial n° 5 du 30 mai 2013 (ou pdf local), dont les programmes de SVT de TB 1ère année (ou pdf local).

Les programmes complets de classes préparatoires aux grandes écoles, applicables dès septembre 2014 pour les deuxièmes années sont parus Bulletin officiel spécial n° 1 du 23 janvier 2014, dont les programmes de SVT de TB 1ère et 2ème années (ou pdf local).

Seuls les thèmes de sciences de la Terre sont repris ci-dessous.

Les hyperliens (termes cliquables) renvoient à des listes de ressources issues de requêtes automatiques. Ces résultats peuvent être élargis ou affinés dans la page de résultat du moteur de recherche.

Quelques ressources-clés sont aussi proposées en fin de thématique.

En première année, seul le premier point est à traiter.

6. Géodynamique externe

6.1- Altération des roches, érosion, formation et destruction des sols (5h)

Connaissances clés à construire

Commentaires, capacités exigibles

Les matériaux en surface sont soumis à de multiples processus d'altération qui engendrent des formations résiduelles, et d'érosion avec en particulier l’entraînement de produits par les eaux.

L'altération d'une roche mère est à l'origine de la formation d'un sol.

 

L'altération chimique transforme la composition initiale de la roche mère par la mise en solution ou la précipitation d'éléments. Ces réactions s'accompagnent de l'apparition de nouveaux assemblages minéralogiques.

À partir de l'étude du granite et de roches carbonatées, identifier et caractériser deux modes d'altération chimique :

  • l'hydrolyse qui aboutit à la formation de minéraux argileux et
  • la dissolution ;

Lien : Travaux Pratiques

L'altération mécanique facilite le morcellement du matériau initial et l'érosion permet le départ en suspension de certains de ses éléments.

  • relier l'ensemble de ces processus au départ d'éléments en suspension ou en solution et à la persistance d'éléments résiduels et les processus de formation de sols ;
  • montrer l'importance de l'eau et des êtres vivants dans les processus d'altération, d'érosion et/ou de pédogenèse ;

Liens : 6.3

L'altération atmosphérique des silicates consomme du CO2.

  • souligner l'inégale répartition des sols en lien avec le climat ;

Lien : 6.3

Le sol est une interface fragile. Un sol résulte d'une longue interaction entre roches et biosphère : sa formation lente contraste avec la rapidité des phénomènes qui peuvent conduire à sa disparition (dégradation anthropique, érosion).

Le sol est un réservoir de carbone organique.

  • déterminer la nature, évaluer la quantité, expliquer l'origine du carbone organique présent dans les sols afin de définir le sol comme un réservoir de carbone.

Liens : Travaux Pratiques, 6.3

Limite - L'étude porte sur l'altération d'un granite et d'un calcaire sans aborder les phénomènes géologiques qui mettent ces roches à l'affleurement. Une étude exhaustive de la diversité des sols en relation avec la nature de la roche mère n'est pas envisageable.

Quelques ressources :

6.2- Le processus sédimentaire

Connaissances clés à construire

Commentaires, capacités exigibles

Les éléments en suspension ou en solution sont transportés jusqu'à des zones de dépôts.

  • identifier différents vecteurs de transport (eau, vent) ;
  • décrire la relation existant entre vitesse du courant, taille des particules et les processus ;
  • caractériser des aires de sédimentation actuelles en domaines continental et océanique.

Lien : Classe de terrain

Limite - la géométrie des corps sédimentaires et les variations de l'espace disponible par eustatisme et tectonique ne sont pas abordées.

Le dépôt des particules en suspension est à l'origine de roches détritiques.

Les ions en solution sont à l'origine des roches sédimentaires d'origine biochimique ou chimique.

  • établir pour la lignée détritique la relation existant entre granulométrie, apport sédimentaire, énergie du milieu et répartition de dépôts.

Lien : Travaux pratiques

  • décrire la mise en place d'une roche carbonatée.

La diagenèse est seulement mentionnée.

  • souligner le rôle de la vie dans les phénomènes de bioprécipitation.
  • discuter l'effet de différents facteurs (température, pH, êtres vivants, profondeur, teneur en CO2 atmosphérique) sur l'équilibre de précipitation / dissolution des carbonates.

La matière organique peut être conservée et transformée en roches carbonées.

  • établir les conditions nécessaires à l'apparition d'un gisement de carbone, charbon ou hydrocarbures (accumulation rapide, anoxie, enfouissement, diagenèse).

La répartition des sédiments actuels à l'échelle mondiale est liée à différents paramètres (latitude, profondeur océanique, diversité des êtres vivants…).

  • décrire et interpréter la répartition des sédiments actuels à l'aide d'un planisphère.

Le processus sédimentaire induit le tri mécanique et/ou géochimique d'éléments. Ceux-ci peuvent être concentrés et constituer des ressources.

  • présenter la ressource comme un gisement exploitable et économiquement rentable.
  • montrer la diversité des ressources et l‘inégalité des disponibilités locales.
  • distinguer les problématiques (prospection, extraction, transport coût…) associées à une ressource locale abondante et à une ressource plus rare, nécessairement importée.

Lien : Travaux pratiques, Classe de terrain

Limite - Les exemples seront limités aux roches décrites dans le chapitre.

Quelques ressources :

6.3- Le cycle du carbone sur Terre : des transferts entre atmosphère, hydrosphère, biosphère et lithosphère

Connaissances clés à construire

Commentaires, capacités exigibles

Le carbone existe sous différentes formes, réparties dans les différentes enveloppes terrestres.

  • identifier les différentes formes et les réservoirs de carbone minéral et organique.

Limite - Seule l'importance relative des différents réservoirs est exigible.

Des transferts de carbone plus ou moins rapides s'établissent entre les différents réservoirs.

Les principaux transferts reposent sur des réactions chimiques et des changements d'état (dissolution, dégazage).

  • associer les réactions chimiques avec les transferts entre réservoir ;
  • montrer l'importance des êtres vivants, en particulier les micro-organismes et la diversité des types trophiques observés dans la biosphère.

Lien : 6.1, Travaux pratiques.

Lien Biotechnologies : 3.1

  • comparer les temps de résidence afin d'identifier des cycles à différentes échelles de temps.

La modification quantitative d'un flux comparer les temps de résidence afin d'identifier des cycles à différentes échelles de temps.

La cinétique de transfert est modérée par des systèmes tampons.

  • envisager les conséquences d'un déplacement d'équilibre entre deux réservoirs : il s'agit de montrer ici qu'on a affaire à un système complexe. Il n'est pas demandé une liste exhaustive des interactions entre réservoirs.
  • présenter un mécanisme de rétroaction.
  • montrer le rôle central de l'océan.

Les activités humaines modifient actuellement les flux.

  • quantifier les flux de libération anthropique de CO2 dans l'atmosphère.
  • discuter les limites des systèmes tampons dans le cas des perturbations anthropiques.

Quelques ressources :

6.4- Variations climatiques et importance du CO2 atmosphérique

Ce chapitre permet de montrer le lien entre le réservoir de carbone atmosphérique et le climat. L'étude des variations climatiques passées sert de base pour aborder les changements climatiques futurs.

Connaissances clés à construire

Commentaires, capacités exigibles

L'analyse d'archives géologiques et géochimiques permet de montrer des variations passées du climat.

  • présenter des archives géologiques témoins des climats passés : dépôts glaciaires et témoins paléontologiques.
  • mettre en relation la composition isotopique en 18O des glaces des inlandsis et les périodes glaciaires et interglaciaires.

Limite - Enregistrements du climat limités au dernier million d'années.

  • observer la rythmicité des périodes glaciaires et interglaciaires et la relier aux paramètres orbitaux de la Terre.

Limite - La connaissance exhaustive des paramètres orbitaux n'est pas exigible.

Les variations de la teneur en CO2 et CH4 et la température sont interdépendantes et mettent en jeu des processus diversifiés : effet de serre, dégazage de l'océan…

  • mettre en relation les paléotempératures et la teneur en CO2 et CH4 atmosphérique.
  • identifier l'effet modérateur et/ou amplificateur de l'albédo et de l'effet de serre.

La modélisation de ces différentes interactions permet d'appréhender l'évolution du climat en intégrant les perturbations anthropiques.

  • expliciter les difficultés à modéliser et prédire l'évolution climatique.
  • évoquer des conséquences probables du réchauffement climatique.

Quelques ressources :

Travaux pratiques

Travaux pratiques de première année (2 séances)

Connaissances clés à construire

Commentaires, capacités exigibles

Classe de terrain

Le travail effectué sur le terrain permet d'établir le lien entre les objets réels et les différentes représentations utilisées en salle, dont en particulier les cartes. Il permet aussi d'ouvrir sur la biologie (via l'analyse et la représentation du paysage en particulier) et sur les problématiques étudiées en géographie.

  • se localiser dans le paysage et le contexte géologique ;
  • mettre en relation sol, végétation et roche mère ;
  • rendre compte sous différentes formes (photographies, croquis, textes…).

Sol

(1 séance)

  • mettre en évidence la composante minérale et organique du sol ;
  • rendre compte de la biodiversité du sol ;
  • mesurer les caractéristiques physico-chimiques (porosité, perméabilité, pH).

Roches magmatiques

(1 séance)

  • relier les structures des roches magmatiques et leurs mises en place ;
  • reconnaître à l'échelle macroscopique les minéraux caractéristiques du granite ;
  • observer les différences d'altérabilité des minéraux à partir de l'observation d'un granite sain et d'un granite altéré ;
  • établir un lien entre composition chimique et altérabilité.

Travaux pratiques de deuxième année (4 séances)

Connaissances clés à construire

Commentaires, capacités exigibles

Classe de terrain

Le travail effectué sur le terrain permet d'établir le lien entre les objets réels et les différentes représentations utilisées en salle, dont en particulier les cartes. Il est l'occasion d'étudier une ressource locale de sa formation à son exploitation.

  • identifier, décrire et interpréter des objets géologiques à différentes échelles ;
  • mettre en relation paysage, affleurement et carte ;
  • reconstituer et représenter les objets dans les trois dimensions de l'espace ;
  • rendre compte des informations recueillies sous différentes formes (photographies, texte, croquis…).

Roches sédimentaires

(1 séance)

  • relier nature de la roche et son origine (biogénique, détritique, chimique) à travers les exemples suivants : roches carbonatées avec ou sans macrofossile, grès, argilites, conglomérats, bauxite, halite, gypse, houille.
  • interpréter un log sédimentaire en termes de variations de conditions de dépôt.
  • calculer un taux de sédimentation.

Cartographie

(3 séances)

  • connaître les méthodes de conception de la carte géologique.
  • présenter et exploiter les principaux caractères de l'échelle chronostratigraphique à partir de la lecture des légendes des cartes.
  • identifier grâce à la légende les principales formations géologiques afin de localiser les ressources géologiques présentes actuelles et/ou passées et/ou futures.
  • identifier l'organisation spatiale et temporelle des formations sédimentaires à travers des structures simples (plis, failles, discordances, structures tabulaires) en réalisant des schémas structuraux
  • reconstituer une chronologie des événements sédimentaires et tectoniques en utilisant la carte et des coupes géologiques fournies.
  • confronter carte géologique et représentations numériques.
  • retrouver des indices des variations climatiques du dernier million d'années.

Les cartes choisies seront la carte géologique de la France au 1/1 000 000 et des cartes au 1/50 000.