SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE

DS n°3Épreuve de géologie

29 novembre 2014Durée : 2 heures

Les calculatrices sont interdites.L’usage de tout ouvrage de référence et de tout document est strictement interdit.Si, au cours de l’épreuve, un candidat repère ce qui lui semble être une erreur d’énoncé, il en fait mention dans sa copie et poursuit sa composition. Dans ce cas, il indique clairement la raison des initiatives qu’il est amené à prendre.Les candidats doivent respecter les notations de l’énoncé et préciser, dans chaque cas, la numérotation de la question posée.Une grande attention sera apportée à la clarté de la rédaction et à la présentation des différents schémas.

LES APPORTS DE LA SISMOLOGIE À LA CONNAISSANCE DE LA CROÛTE DE L’ISLANDE

En 1959 a été réalisé le premier profil sismique en Islande (Båth, 1960) pour étudier la structure de la croûte. Les enregistrements (par des géophones) ont été effectués en différents points (stations) du profil (document 1) lors d’explosions de charges de dynamite dans le lac de Graenavatn (presqu’île de Reykjanes).

Document 1 : Carte de localisation des stations d’enregistrement sismique dans l’Ouest de l’Islande (Båth, 1960).

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Le tableau du document 2 présente les temps d’arrivée des ondes P successives (P1 à P3) et des ondes PMP (ondes P réfléchies sur la discontinuité de Mohorovičić) au niveau des différentes stations. La croûte islandaise est essentiellement basaltique.

Document 2 : Temps d’arrivée des ondes sismiques aux différentes stations d’enregistrement du profil (doc. 1). À partir de la station 7 les ondes P1 ne sont plus enregistrées en raison de leur atténuation.

1 – Donnez la définition des onde P et S .

2 – Tracez les hodographes des ondes P1 à P3 sur papier millimétré. Vous pourrez construire les 3 hodographes sur le même graphique.

3a – À partir des hodographes, combien de couches crustales mettez-vous en évidence ? Justifiez.3b - Déterminez la vitesse de propagation des différentes ondes sismiques dans ces différentes couches.3c - Réalisez un schéma de coupe de croûte montrant les trajets des ondes P1, P2 et P3.3d - La nature de la croûte étant basaltique, quelles peuvent être les couches observées ?

4 - Profondeur du MohoLes ondes sismiques PMP, identifiables sur certains enregistrements (document 2), témoignent de la réflexion des ondes P sur la discontinuité de Mohorovičić (Moho).On considérera ici que la croûte est de composition et d’épaisseur homogènes et que la vitesse moyenne des ondes PMP est de 6,6 km.s-1.

Document 3 : Trajet des ondes PMP et leur réflexion sur le Moho

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4a - Qu’est-ce que le Moho ? Pourquoi est-ce une surface de discontinuité sismique ?

4b - D’après le document 3, établir la relation mathématique permettant de calculer la profondeur du Moho en fonction de la distance entre la source et la station de mesure et du temps de parcours des ondes sismiques. en prenant : e = profondeur du Moho ; d = distance source-station de mesure et t = temps de parcours.

4c - Calculez la profondeur du Moho dans cette zone de l’Islande.

5 – Confrontez le résultat de votre calcul (question 4) avec les informations apportées par le document 4 ci-dessous.

Document 4 : Carte de la profondeur du Moho en Islande (Darbyshire et al., 2000)

6 – A l’aide du document 5, proposez une origine possible des variations de la profondeur du Moho en Islande. (caldera = dépression au cœur d’un cratère)

Document 5 : Carte tectonique et volcanique de l’Islande. (au sud, la flèche localise l’Eyjafjöll). La zone grisée correspond à la dorsale médio-atlantique active

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7 – Le document 6 est une coupe tomographique sismique. Expliquez le principe de cette technique.

8 – Qu'apporte comme nouvelle information ce document ?

Document 6 : coupe tomographique sismique sous l’Islande

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9 – Comparez le document 6 à l’image de tomographie sismique visible sous une dorsale (document 7a) et sous un point chaud (document 7b). Quelle hypothèse pouvez-vous formuler quant à la nature géologique de l’Islande ?

Document 7a : coupe tomographique sismique sous l’océan Atlantique

Document 7b : coupe tomographique sismique sous la Polynésieen D, point chaud des Australes.

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10 - En quoi le fonctionnement des points chauds de l’océan Pacifique (document 8) peut-il vous aider à comprendre l’épaisseur du Moho en Islande ?

éléments de géologie, Pomerol

Document 8 : modélisation de la structure verticale d’un point chaud

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LA CIRCULATION TROPOSPHÉRIQUE

d’après http://nte-serveur.univ-lyon1.fr/geosciences/geodyn_ext/Exercices/ExosTT1Atmosphere.htm

Les mouvements incessants de la troposphère, notamment horizontaux, sont révélés par les vents de surface. Quels sont les mécanismes à l’origine des vents à la surface de la Terre et responsables de leur trajectoire ?

Document 1  : Carte météorologique de l’océan atlantique aux faibles et moyennes latitudes montrant la valeur moyenne des pressions atmosphériques au mois de Janvier, ainsi que les

régimes de vents dominants au sol. Les lignes isobares (lignes d’égale pression atmosphérique) délimitent des secteurs de haute pression (anticyclone) et de basse pression (dépression).

1 - Localisez-vous des zones d’anticyclone et/ou de dépression sur le document 1.2 - Expliquez comment l’air se déplace par rapport aux différentes zones de pression atmosphérique.3 - Indiquez la relation existant entre les lignes isobares et l’orientation des vents de surface. Y a-t-il des différences entre l’hémisphère nord et l’hémisphère sud ? Quelle peut être la cause d’une telle relation ?

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