TP1 Deux types de croûtes terrestres définies et différenciées par la sismologie CORRECTION

Partie 1 : le globe est constitué de couches concentriques

8 La mise en évidence de l’existence de plusieurs couches concentriques grâce à l’étude des ondes sismiques (sismolog) • Etape 1 : guidée

Ø Un modèle à une couche : modélisation des rais sismiques (ici ondes P)

La vitesse augmente avec la profondeur parallèlement à l’augmentation de la densité.

X : arrivée des ondes P à chaque station.

Le modèle "Une couche" présente une sphère homogène mais où la vitesse des ondes augmente proportionnellement avec la profondeur, les rais sont incurvés :

Distance au séisme mesuré en degrés angulaire

Temps d’arrivée des ondes P (ìen fonction de la distance)

 

Décalage, saut = retard d’arrivée après 100,8°, indique un ralentissement des ondes P

Observations : A partir de 100,8°, on observe un ralentissement des ondes, cela suggère un changement de milieu (nature, état, propriété ?) qui a modifié la vitesse des ondes. Ces observations sont-elles en accord avec vos observations précédentes ? Cela remet en question un modèle homogène de la structure interne du globe : présence d’au moins une autre couche en profondeur.

Etape 2 : en autonomie Ø Un modèle en 2 couches avec « saut » (2 milieux différents)

Double réfraction des ondes P : - disparition des ondes P - ralentissement du temps d’arrivée

La courbe des temps d'arrivée des ondes P aux stations en fonction de leurs distances épicentrales (hodochrone) se dessine, avec un saut de 5 mn entre 100,8° et 115,8°. Le modèle "2 couches + saut" proposé pour les ondes P est conforme aux pointés enregistrés précédemment : n

Vitesse des ondes en fonction de la profondeur

Chute de la vitesse des ondes

P : milieu différent : présence d’une discontinuité à 2900 Km

Disparition des ondes S : milieu liquide

Ré-accélération des ondes P : milieu solide et plus dense

Il existe donc à 2900 Km de profondeur une couche de matériel à l’état liquide : le noyau externe, délimité par une discontinuité : la discontinuité de Gutenberg A l’intérieur, (+ de 5000 Km), un noyau interne solide, délimitée par la discontinuité de Lehman. Etape 3 : modèle analogique (Zone d’ombre : https://vimeo.com/66800727)

Rai réfléchi (ondes P,

sur la discontinuité de Gutenberg)

Rayon laser (modélise la position du

séisme)

Double réfraction (des ondes P) 142° Zone d’ombre 105°

BILAN : après l’animation projetée : http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=geo-0030-1 Complétez le schéma de la structure du globe

P  

S  

Croûte  +  Manteau  

supérieur  rigide  =  

LITHOSPHERE  

Manteau  supérieur  ductile  :  asthénosphère  

Manteau  inférieur  solide  

Noyau  externe  liquide  

Noyau  interne  solide  

Le globe terrestre est donc organisé en couches concentriques :

Croûte Lithosphère Rigide Moho

Manteau Supérieur (lithosphérique) Supérieur (asthénosphérique) Ductile Inférieur Solide Gutenberg

Lehmann Noyau Externe Liquide Interne Solide

Partie 2 : la croute : une couche rigide délimitée par une discontinuité

8 La mise en évidence de l’existence d’une discontinuité à la base de la croûte, grâce à l’étude des sismogrammes. (sismolog)

• Etape 1 : guidée

Ø Etude des tracés (sismogrammes) d’un séisme (Savoie 19/01/91) OGO9 : station la plus proche

Observations : X : arrivée des ondes P, / : arrivée des ondes S Les ondes S, plus lentes arrivent avec un retard évalué en affichant les temps de référence  • Etape 1 : en autonomie

Ø Etude du OGO2 : station plus éloignée

Observations : on observe, après correction que entre l’arrivée des ondes P et S, un nouveau train d’ondes P est enregistré ???? Ce sont des ondes PMP, quelle est leur origine ? On doit imaginer l’existence d’une surface de discontinuité, en profondeur, à la base de la croûte et qui réfléchit les ondes P

Interprétation à compléter :

Légendes : à : Ondes directes (P) à : Ondes indirectes, réfléchies (PMP) à : Ondes réfractées parallèlement à la discontinuité, transmises dans un milieu où la vitesse accélère (densité supérieure) (observables uniquement à une certaine distance de l’épicentre) En supposant la vitesse des ondes P connue et constante dans la croûte, il est possible de calculer l’épaisseur de la croûte et donc la profondeur de cette discontinuité, dans la région du séisme.

ONDES  PMP  

Depuis académie de grenoble.fr

!Exercice 6 page 128 (voir rubrique correction) BILAN : après l’animation projetée, http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=geo-0031-1 Complétez le schéma de comparaison des croûtes continentale et océanique.

Milieu continental Milieu océanique Lithosphère Lithosphère Croûte Manteau Asthénosphère Croûte Manteau Asthénosphère Lithosphérique lithosphérique

Vitesse  des  ondes  P  :  6  Km/sec  

Bilan : Epaisseur de la croûte : 30 Km en moyenne Granitique Epaisseur de la lithosphère : 100 Km

Epaisseur de la croûte : 7 Km Basaltique Epaisseur de la lithosphère : 70 Km