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TD - Localisation d’un séisme

C.Grigne - UE Terre Profonde 59


• La différence de temps d’arrivée ∆t entre les ondes P et S est utilisée pourlocaliser un séisme




• Pour un séisme lointain ( = téléséisme) :on cherche sur les tables de Jeffreys-Bullen la distance épicentrale qui permetd’obtenir ∆t.




• Pour un séisme lointain ( = téléséisme) :on cherche sur les tables de Jeffreys-Bullen la distance épicentrale qui permetd’obtenir ∆t.

• Pour un séisme proche :on considère que les vitesses des ondes P et S sont des constantes

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<

>

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:

tp = t0 +D

Vp

ts = t0 +D

Vs

=⇒ ∆t = ts − tp = D“ 1

Vs

−

1

Vp

”

D : distance épicentrale

t0 : instant du séisme (inconnu)



Pour Vp = 5 km/s et Vs = 3.2 km/s :

D =∆t

1/Vs − 1/Vp

=∆t

0.1125(ici : D en km pour ∆t en s)

∆t (s) 1 5 10 15 20 25

D (km) 8.89 44.4 88.9 133 178 222


II - Sismologie

1) Introduction

2) Les ondes

3) Propagation des ondes

4) Sismogrammes et hodochrones

5) Ondes de surface

6) Structure interne de la Terre7) Tomographie sismique


II - 6 Structure interne

¥ A partir des temps de parcours des ondes :

• Vitesses des phases α et β. Laquelle est Vp et laquelle est Vs ?

• Identification de discontinuités



• Modèle de Jeffreys-Bullen en 1939

• PREM (Preliminary Reference Earth Model) en 1981 :

- Modèle de vitesses sismiques et de masse volumique

à symétrie sphérique



• Modèle de Jeffreys-Bullen en 1939

• PREM (Preliminary Reference Earth Model) en 1981 :

- Modèle de vitesses sismiques et de masse volumique

à symétrie sphérique

- PREM plus précis que Jeffreys-Bullen

au niveau des zones de faible vitesse (premiers ∼700 km)

et à la limite noyau liquide - graine solide.



Manteau

sVp

VsVp

−3

Pro

fond

eur

(km

) ρ

ρ

Vitesse (km.s ) / densité (g.cm )

Graine

Noyauliquide

V

0 8 10 122 4 6

4000

2000

−1



Croûte continentale• Conrad : discontinuité de type

chimique

Sépare la croûte supérieuregranulitique (rochesmétamorphiques)de la croûte inférieure granitique(pas visible partout sur Terre)

• Moho : discontinuité de typechimique

Sépare la croûte (SiO2, Al2O3)du manteau ((Mg,Fe)2 SiO4)



Croûte océanique

• Structure assez uniforme

• Age maximum : 180 Ma

• Surface totale : 300.106 km2

(continents : 130.106 km2)



LVZ (Low Velocity Zone)• Discontinuité de type physique

• Varie entre 100 et 250 kmselon le contexte géodynamique

• T ≃ 1300◦ C : comportement plus

ductile de la péridotite

◮ Couche limite thermiqueimportante : explique ledéplacement des plaquesrigides sur l’asthénosphèreplus ductile



Discontinuités à 410 et 660 km• Réarrangement minéralogique

◮ Transition de phase

• Sous l’effet de la pression et dela température, l’olivine changede forme minéralogique

• 410 km : Olivine −→ SpinellePlutôt : Ol α −→ Ol β

Epaisseur : vingtaine de km

et profondeur variable



Discontinuités à 410 et 660 km• Réarrangement minéralogique

◮ Transition de phase

• Sous l’effet de la pression et dela température, l’olivine changede forme minéralogique

• 660 km :Spinelle −→ Pérovskite + Magnésiowüstite

Ol β 99K Ol γ −→ Pv + Mw

Délimite manteausupérieur / inférieur



Discontinuités “410” et “660” défléchies le long des zones de subduction



Géo

ther

me

norm

al

Subd

uctio

n




Géo

ther

me

norm

al

Subd

uctio

n


◮ Effet dynamique :

Transition à 660 = “barrière” pour les plaques plongeantes



<

<

410km

660km

αρ

γρβρ

βρ

α

γ ρ

ρ

γ

PVρ

olivine

olivine

pérovskite +magnésiowustite

olivine

α

ρ PV

β



<

<

410km

660km

ρ

olivine

olivine

pérovskite +magnésiowustite

olivine

α

β

γ

PV

ρ γ

ρα

ρβ

ρβ

ρ γ

ρα

ρ PV



Manteau

sVp

VsVp

−3

Pro

fond

eur

(km

) ρ

ρ

Vitesse (km.s ) / densité (g.cm )

Graine

Noyauliquide

V

0 8 10 122 4 6

4000

2000

−1



Noyau• Noyau liquide :

Pas d’ondes Set chute de vitesse des P

Fe liquide + éléments légers (Ni,Si, O, C, S)

• Graine solide :Cristallisation et croissance liéesau refroidissement de la Terre

Eléments légers lors de la cristalli-sation vont de préférence dans leliquide→ participe à la convection

du noyau


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