Pourquoi parler des controverses dans l'éducation scientifique ?

Je présente en introduction ma posture face aux enjeux éducatifs et à la prise en compte de controverses scientifiques dans l'enseignement.
Je considère que l'enjeu de l'éducation scientifique est de donner une image socialisée de la science et de son fonctionnement. Quelques soient les stratégies, on ne peut faire l'économie d'une présentation symétrique des termes des controverses scientifiques. Selon moi, l'approche actuelle de l'enseignement des sciences tend à monumentaliser les connaissances, ne laissant que peu de place et de visibilité sur les débats et les pratiques qui font l'actualité des sciences.
Je milite pour une approche éducative qui permette le développement d'une pensée critique. En s'appuyant sur la présentation des termes des controverses récentes et passées, en soulignant leurs liens avec les modèles scientifiques et les écoles de pensée associés, je suis convaincu que c'est un regard différent sur le fonctionnement des sciences que l'on propose aux élèves. Je rejoins ainsi le courant de recherche sur l'enseignement des questions scientifiques d'actualité, représenté en France par Laurence Simonneaux et Alain Lagardez.

Malgré mon initiation universitaire à la recherche en géosciences, à l'Ecole normale supérieure (1991-1993) et aux côtés du géologue Le Pichon (1996), je reconnais aujourd'hui mon incompétence au sens de la production de connaissances en sciences de la Terre. Ma posture, comme celle de l'ensemble du corps enseignant dans le secondaire, pourrait être qualifié de profane critique et averti. L'enjeu de mon travail n'est donc pas de trancher entre les argumentaires des différentes écoles scientifiques. Mais, en tant qu'enseignant et éducateur de sciences, je revendique le droit de comprendre les questionnements et les controverses qui font partie du fonctionnement normal de la science. Mon travail de recherche en sciences de l'éducation porte sur les modalités d'introduction de ces controverses en contexte d'enseignement (thèse en cours 2004-2008, ENS-LSH).

Eviter d'exposer les controverses, débats et conflits dans l'enseignement, un tragique contresens culturel...
(d'après Philippe Roqueplo, 1993).

Quelques éléments d'épistémologie sur le massif du Chenaillet

Extrait publié sur le site CBGA "Chenaillet… les roches vertes depuis le XVIII siècle…", adapté pour les besoins de cet article.
Source L. Pusztaszeri (1969).« Étude pétrographique du Massif du Chenaillet, Hautes-Alpes, France". Thèse nº 1416 de l'Université de Genève.

Le massif du Chenaillet a été souvent étudié par des géologues dit alpins, dont la culture et la formation se fondent sur l'interprétation des objets géologiques dans le contexte de la formation de la chaîne de montagne alpine. Ce sont des géologues structuralistes pour l’essentiel, spécialistes de la déformation des roches en contexte de collision continentale. Dans les travaux qui se succèdent depuis l'avènement de la tectonique de plaques dans les années 1970, on constate la marque de cette culture dans les coupes (notamment la coupe historique le long de l’arête SW du Chenaillet) et les cartes géologiques publiées. Pour expliquer la présence de cette relique océanique au coeur des Alpes, une place importante est faite aux phénomènes de fracturation et de charriages dans les interprétations.

Parallèlement aux travaux des géologues alpins, des équipes de pétrologues mettent en place des programmes de recherche basés sur l'analyse d'ophiolites comme celle de l'Oman et sur l'exploration des fonds océaniques. Progressivement émergeront les modèles de lithosphère océanique largement diffusés dans l'enseignement de la géologie. Ces modèles ont fait l'objet d'un consensus en 1972 à la Conférence Penrose de la Société géologique américaine (GSA). Les explorations sous-marines des années 1970 conduiront à l'émergence de modèles structuraux de lithosphère qui diffèrent en fonction des vitesses d'expansion des océans. Les géologues constatent alors que l'ophiolite d’Oman et celle du Chenaillet présentent des différences lithologiques et structurales sensibles : épaisseur des unités ophiolitiques différentes, chimie des roches et représentativité des complexes filoniens difficilement comparables. Des analogies entre la lithosphère d'un océan à croissance lente et la lithosphère océanique de type Chenaillet apparaissent au fil des analyses comparatives. Les dragages des océans à croissance lente (l’océan Atlantique et l'océan Indien) montrent que la péridotite affleure directement au fond de la mer sur des étendues considérables. Ce manteau exhumée en surface sans phénomènes magmatiques associés, sauf localement, participe directement à la création de surface et donc à l'expansion océanique. L’ophiolite d’Oman est représentative d’une unité lithosphérique mise en place dans un océan à croissance rapide et associée en permanence à la formation d'épais empilements de laves.

Dans les années 1980, les équipes de géologues alpins de Grenoble et quelques pétrologues des ophiolites de l'Université de Montpellier se rapprochent. Le mélange des approches, des méthodes et des cultures les conduit à revoir les cartes et coupes géologiques, notamment celle de l’arête SW du Chenaillet.

Coupe de l'arête SW du Chenaillet dans les années 1970 in Debelmas, 1983.

Coupe de l'arête SW du Chenaillet dans les années 1990 in Lemoine et al., 1994. Coupe de l'arête SW du Chenaillet dans les années 2000 in Caron et al., 2003.

Coupe de l'arête SW du Chenaillet dans les années 2000 Extrait, in Chalot-Prat et al., 2005. Coupe WE passant par le Collet Vert dans les années 2000 Extrait, in Manatschal et al., 2008

Progressivement s'estompent les interprétations qui attribuaient un rôle fondamental aux charriages pour expliquer la présence d'unités lithologiques différentes et superposées sur le terrain (des basaltes recouvrant des gabbros, des gabbros recouvrant des péridotites et des péridotites sur la couverture sédimentaire océanique du Gondran). Avec les analyses minéralogiques fines de ces unités, les géochimistes font évoluer les interprétations. Par exemple, on pense aujourd’hui que la couverture de sédiments océaniques ne correspond pas à la couverture du Chenaillet. Elle ferait partie d’une nappe sous-jacente à celle du Chenaillet, également d'origine océanique, mais métamorphisée dans le faciès des schistes bleus. Les roches ophiolitiques du Chenaillet, d’une épaisseur de 400 mètres au total, reposeraient sur cette unité métamorphique par contact tectonique.

Les regards cartographiques récents...

Les cartes géologiques du massif de ces vingt dernières années tentent de faire la synthèse entre les modèles scientifiques expliquant la formation des chaînes de montagnes et ceux abordant la question de la formation des océans. Les dernières cartes géologiques ont été publiées en 1995 par Barfety et al. (Bureau de la recherche géologique et minière, échelle 1:50.000) et en 2005 par Chalot-Prat (Geological Society of America, échelle 1:25.000).

Geological map of Chenaillet ophiolite Scale 1:50.000, Barféty et al., 1995

Geological map of Chenaillet ophiolite Scale 1:25.000, Chalot-Prat, 2005.

Dans la carte de Barféty et al. (1995), le regard interprétatif des géologues est imprégné de la culture géologique alpine, notamment celle de l'université Joseph Fourier à Grenoble. Dans l’analyse des relations entre les différentes unités lithologiques de la séquence ophiolitique, la tectonique alpine est privilégiée. Ce regard fait également une place importante à l’effet érosif des glaciers du quaternaire. Les glissements de terrain et les éboulis sont minutieusement relevés dans les analyses cartographiques publiées.

Dans les travaux de Chalot-Prat et al. (2005), une carte géologique détaillée de l’ophiolite du Chenaillet, sensiblement différente de celle de Barféty et al. (1995), constitue la base de toute la réflexion. Les structures volcaniques sont pour la première fois décrites dans le détail. La géochimie des basaltes est considérée en fonction de la chronologie de mise en place des volcans. Plusieurs coupes géologiques permettent de reconstituer les relations géométriques entre les différentes lithologies. Une publication à la Société géologique américaine en 2005, trente trois ans après la conférence Penrose, présente le massif comme épargné par le tectonique alpine, mais intensément affecté par la tectonique et le métamorphisme contemporains de l’expansion océanique.

Les points de controverses...

Dans la conclusion des articles Chalot-Prat et al. (2005) et Chalot-Prat (2005), les auteurs relévent les points de controverses suivants :
"Il n’en reste pas moins que la préservation jusqu’à aujourd’hui non seulement de l’architecture mais aussi de la paléoverticale et, aux effets de l’érosion près, de la paléotopographie de ce fragment de dorsale océanique d’environ 150 Ma est tout à fait exceptionnelle et inattendue.
D’une part la nappe ophiolitique du Chenaillet est située au coeur d’une chaîne de montagne dont la formation dérive de la fermeture de l’océan lui-même et de la collision entre ses marges. Les conditions qui ont permis qu’elle soit entièrement épargnée par les processus tectoniques ayant conduit à son obduction sur une autre unité océanique subductée puis exhumée, restent à élucider.
D’autre part, la mise à nu actuelle de la paléotopographie de cette portion d’océan suppose que ce segment de lithosphère océanique fut recouvert après sa formation par une épaisseur de roches suffisamment épaisse pour que la puissante action érosive des glaciers quaternaires entre autres ne l’ait pas encore détruit."

Le premier point de controverses avec la communauté des géologues alpins fortement représentés au BRGM et responsables de l’édition cartographique en France (1995) porte donc sur l'absence de trace de tectonique éocène. La paléomorphologie de la ride, dont l’ophiolite du Chenaillet témoigne, serait parfaitement conservée, selon les observations de terrain (Chalot-Prat, 2005).
Même si l’absence de métamorphisme alpin est acceptée depuis les travaux de Mével et al. en 1978 et reliée au charriage de l’unité de Chenaillet au dessus des autres nappes alpines (phénomène d’obduction), pour la communauté dominante, il n'est pas envisageable qu’un tel phénomène se fasse sans traces de tectonique au sein de l’édifice charrié.

Concernant la tectonique alpine, Chalot-Prat répond qu’il faudrait attacher une importance similaire à cette question lors de l’analyse des blocs basculés de la région de Bourg d’Oisans (paléostructures extensives apparemment parfaitement bien conservées dans le paysage alpin...). La question reste donc ouverte.

Le troisième point de controverses avec les géologues structuralistes concerne les pratiques cartographiques des différentes écoles scientifiques. Le dessin cartographique de Chalot-Prat ne se fait pas dans la tradition de la cartographie alpine mais plutôt dans celle de la cartographie des massifs anciens : les éboulis n’apparaissent plus et sont interprétés afin d’en déduire la nature des roches sous jacentes.

En bref, le modèle de Chalot-Prat et al. (2005)...

Nous retenons que les travaux de Chalot-Prat (2005) permettent de proposer, à partir d'un travail de cartographie, complété dans le détail par l’analyse de sens d’écoulement des épanchements basaltiques et de leur structure interne, un modèle de mise en place de l’ophiolite au Jurassique suivant deux modalités :

- l’une à l’origine de petits édifices coniques, alignés de part et d’autre des arêtes du Chenaillet, et pour lesquels elle identifie sur le terrain les filons d’alimentation ;

- l’autre à l’origine de figures d’écoulement décamétrique le long de fissures en marche d’escalier, à l'origine des épanchements basaltiques du Rocher de l’Aigle :

Perspectives éducatives...

Dans les années à venir, j'espère vivement que ce modèle sera discuté sur le terrain, avec d’autres experts du volcanisme et de la tectonique sous-marine, mais également avec les géologues alpins, afin de cerner les limites des controverses en cours. Les géomorphologues et glaciologues du quaternaire devraient également être impliqués dans les discussions qui pourraient s’organiser autour de la structure interne de cette paléolithosphère océanique présente à la frontière franco-italienne.
Dans le cadre de notre projet d'éducation scientifique, il serait noble que les géologues alpins acceptent d'apporter un regard critique sur ce travail cartographique en indiquant à la communauté éducative leurs argumentaires d'accord et de désaccord sur les interprétations de 2005.

Notons que les Rencontres scientifiques alpines du 4 au 6 juillet 2008 à Montgenèvre, organisées par le Centre Briançonnais de Géologie Alpine, en partenariat avec le Laboratoire de Géologie des Chaînes Alpines (Université Joseph Fourier de Grenoble) ont peut être été une occasion de clarifier, sur le terrain, le positionnement de chacun afin de permettre aux enseignants présents de comprendre ce que signifie l'expression « la science en train de se faire».

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Quelques outils numériques pour visualiser le site

Une visite 3D du site du Chenaillet sur le site de l’office de tourisme de Montgenèvre (réalisation entreprise Jokyo)

Visualisateur cartographique 3D sur la commune de Montgenèvre, en partenariat avec l'office du tourisme, l'entreprise Jokyo, la géologue Françoise Chalot-Prat, et François Tilquin, professeur de SVT au lycée Marie Curie d'Echirolles (2006 et 2007).

http://www.quartz.asso.fr/Projets_fichiers/Lyon/Visualisateur_interactif_cartographie_3d/Visualisateur_interactif_cartographie_3d.html

Une application Google Earth de François Tilquin (Académie de Grenoble)

http://www.ac-grenoble.fr/webcurie/bio/google_earth/
http://www.ac-grenoble.fr/webcurie/google/index.htm

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Bibliographie, par ordre chronologique
(en gras : publications entre experts dans des revues à comité de lecture)

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