Enregistrement des ondes sismiques avec un sismographe. Tracés obtenus = sismogrammes Analyser les tracés permet la détermination

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1 VOLCANISME ET SEISMES LES SEISMES Définition : un séisme ou tremblement de terre correspond à une secousse ou une série de secousses plus ou moins violentes du sol. Il peut durer entre qq secondes et qq minutes. Origine d un séisme Dus le plus souvent à une brusque rupture des roches en profondeur ==> glissement relatif de 2 blocs le long d un plan de faille. Lieu en profondeur où la roche se fissure = foyer 1 du séisme. Vibrations se dispersant dans toutes les directions = ondes sismiques. Point de la surface terrestre où le séisme est le plus fortement ressenti = épicentre (à la verticale du foyer) Parfois, séismes = déformation de la surface de la terre ; failles. On parle de faille lorsque 2 compartiments, séparés par une fracture, se sont déplacés l un par rapport à l autre. Une faille verticale provoque soit un abaissement, soit un soulèvement du compartiment voisin. Une faille est une déformation brutale et de courte durée. Les failles fonctionnent par saccades brusques, mais le font un très grand nombre de fois sur des périodes très longues. Etude des séismes Enregistrement des ondes sismiques avec un sismographe. Tracés obtenus = sismogrammes Analyser les tracés permet la détermination de : o La position du foyer o La position de l épicentre o La magnitude 2 du séisme Mesure de l importance d un séisme Utilisation de 2 échelles : o Echelle de Richter ==> échelle de magnitude (logarithme de l amplitude des ondes de surface mesurées à 100km de l épicentre à l aide d un sismographe). o Echelle de MSK (Medvedev, Sponheuer et Karnik) ==> échelle d intensité définie d après l importance des dégâts constatés. Répartition mondiale des séismes Particulièrement fréquents sur les continents au niveau des chaînes de montagnes et au milieu des océans. 1 Foyer : région de la faille où se produit la rupture et d où partent les ondes sismiques. 2 Energie libérée par un séisme au niveau du foyer. JESS 1 CRPE 2013

2 Les risques sismiques Les mesures de protection ==> Normes de constructions parasismiques ; information et éducation à la population, à qui l on explique comment agir en cas de séisme ; organisation des dispositifs de secours ; organisation du réseau de surveillance. Les prévisions des séismes ==> Surveillance permanente de la croûte terrestre. Un séisme a pour origine la remise en jeu d une faille (avec fracture et déplacement brutal de deux compartiments rocheux). L énergie libérée, qui est parfois considérable, rend les séismes très dangereux. Une faille peut «jouer» pendant des millions d années. Ainsi se produisent, à l échelle des temps géologiques, des déformations de très grande ampleur. L étude de la propagation des ondes sismiques a largement contribué à la connaissance de la structure du globe terrestre. LE VOLCANISME Définition : un volcan est le lieu où les laves (roches fondues) et des gaz chauds atteignent la surface de l écorce terrestre. Les laves 3 et les gaz sont issus du magma 4, matériau de consistance fluide à visqueuse 5 qui s est formé dans les profondeurs de la Terre à partir de la fusion partielle du manteau. Structure d un volcan Aspect d un relief conique, surmonté par un cratère. Sortie des matériaux au sommet du volcan, par la cheminée et au niveau d ouvertures latérales apparaissant sur les flancs du volcan. Phénomène d éruption Eruption volcanique caractérisé par une montée de magma dans la cheminée. Celui ci s accumule dans le réservoir magmatique situé à km sous la cheminée. 2 phases ==> une phase explosive caractérisée par des projections de tailles et d origine diverses et une phase effusive caractérisée par une coulée de lave. L importance de ces 2 phases dépend de la quantité de gaz et de la viscosité du magma. Refroidissement et durcissement du magma au fur et à mesure de sa sortie. Différents types de volcans Deux types d activité volcanique : o Effusive ==> Eruptions calmes : par une fissure qui s ouvre sur le flanc du volcan s écoule une «rivière» de lave. La coulée suit la pente, brûlant les arbres sur son passage. La vitesse de la coulée varie, selon la pente, de 50 à 80 km à l heure. Ces éruptions engendrent parfois de petites explosions projetant des bombes, des lapillis, des cendres. Au niveau des dorsales océaniques et au niveau des points chauds. o Explosive : Eruptions très violentes : caractérisés par des émissions de cendres et parfois de nuées ardentes 6. Elles peuvent détruire le sommet du volcan en projetant des blocs solides. Les matériaux éjectés ont des tailles variables ; cendres très fines, lapilli, scories, blocs de forme anguleuse, bombes de forme arrondie ou fusiforme. Volcanisme des zones de subduction 7. 3 Magma sui arrive à la surface de la terre 4 Mélange de roches fondues (roches en fusion dont la température est > 90 ) et de gaz dissous (vapeur d eau, oxyde de carbone, dioxyde de soufre ) dans les profondeurs de la Terre. 5 Viscosité : état d un fluide dont l écoulement est ralenti. 6 Avalanche de matériaux solides ou pâteux, de tous calibres enveloppés dans un mélange d air comprimé, de vapeur d eau et de gaz toxiques à haute température (300 à 350 ). Les gaz continuent de se dégager pendant le transport et les blocs sont propulsés par effet JESS CRPE 2014

3 Le magma Liquide à haute température qui correspond à de la roche en fusion. Constitué des silicates et des gaz : vapeur d eau (50 à 90%), dioxyde de carbone, dioxyde de soufre, chlorure d hydrogène, sulfure d hydrogène. Il provient de la fusion partielle de roches préexistantes appelées péridotites. Il prend naissance à des profondeurs différentes (entre 100 et 150km à la limite entre lithosphère et asthénosphère dans les zones de dorsales océaniques / à 2900km dans la base du manteau inférieur, à la limite du noyau, et engendre le volcanisme des points chauds 8 ). Moins dense que les roches environnantes, il remonte à la surface en se frayant un chemin à travers les parties faibles de l écorce terrestre (fractures, failles, fissures). Lorsque le magma débouche à la surface, il ya éruption volcanique. Il peut s arrêter lors de la remontée et former un réservoir plus ou moins profond, dans une cavité appelée chambre magmatique situé à 10 ou 30 km de profondeur. Stocké, parfois pendant plusieurs siècles, il va évoluer en se transformant progressivement. Roches volcaniques Se forment par refroidissement du magma. Différentes roches en fonction de la composition chimique du magma et du type de refroidissement. Structure la plus courante : o Gros cristaux formés par un refroidissement lent dans le réservoir magmatique pendant plusieurs années. o Petits cristaux (microlites) et verre formés par un refroidissement rapide lors de l éruption. Certaines roches sont entièrement vitreuses, d autres totalement dépourvues de verre. Répartition des volcans actifs dans le monde Sur les continents : volcans alignés essentiellement autour de l océan Pacifique et forment la «ceinture de feu» (Japon, Philippines, Indonésie et Cordillère des Andes). Dans les océans, volcans situés au niveau de l axe des dorsales océaniques. Prévention des éruptions volcaniques Utilisation de sismographes enregistrant les secousses qui correspondent à la montée du magma ; la localisation des épicentres donne des indications sur la situation du magma en profondeur. Activité thermique évaluée par photographies infrarouges et par mesures directes de la température des sources et des fumerolles. Volcan effusif Volcan explosif Une éruption volcanique correspond à la montée de magma venu d une certaine profondeur et dont la température est supérieure à 900 C. Les gaz qu il contient s échappent plus ou moins facilement. Ceci détermine la nature de l éruption (effusive ou explosive). Chaque éruption apporte des échantillons de l intérieur de la Terre. Les roches volcaniques ont une structure microlitique qui résulte du refroidissement du magma en deux temps. de fusée. Au-dessus de cette avalanche ardente, déplacée obliquement à la vitesse de 500km/h, un nuage ardent constitué de cendres brulantes et de gaz s élève dans le ciel. 7 Processus d'enfoncement d'une plaque tectonique sous une autre plaque de densité plus faible 8 Les points chauds sont des lieux à la surface du globe terrestre qui ont une activité volcanique régulière. Ils sont générés par une montée de magma qui perce la lithosphère. JESS CRPE 2014

4 GLOBE TERRESTRE ET TECTONIQUES DES PLAQUES STRUCTURE DU GLOBRE TERRESTRE Trois couches concentriques de nature et d épaisseur différente. Séparées par des discontinuités, caractérisées par de brusques variations de vitesses de propagation des ondes sismiques. Croûte terrestre (ou écorce) ==> Partie superficielle et solide du globe. o Croûte continentale, au niveau des continents, d une épaisseur de 30 à 70 km ; présente une densité relativement faible. Elle est constituée pour l essentiel de granites, d argiles et de roches métamorphiques (plissées et feuilletées). o Croûte océanique, au fond des océans, d une épaisseur de 5 à 12 km, à une densité plus importante que la croûte continentale. Elle est composée de basaltes (roches volcaniques). Manteau ==> riche en magnésium et représente environ 80% du volume total du globe terrestre. Il est formé de péridotite (roche essentiellement constituée d olivine). o Manteau supérieur : constitué d une partie externe solide et d une partie interne qui est elle aussi solide, mais moins rigide ce qui permet des mouvements de matière. o Manteau inférieur : enveloppe rigide. Noyau ==> principalement constitué de fer (98%) et d un peu de nickel, sa température dépasse C. o Noyau externe : liquide o Noyau interne (graine) : solide Lithosphère Partie externe de la terre. Epaisseur de 70 à 100 km, formée de la croûte et de la partie supérieure du manteau ; composée de roches solides à comportement rigide et cassant. La lithosphère rigide repose sur l asthénosphère moins rigide et déformable. Découpée en plaques qui se déplacent horizontalement les unes par rapport aux autres à une vitesse de un à quelques centimètres par an. Asthénosphère Située sous la lithosphère. Partie inférieure du manteau supérieur. Composée d environ 1% de roches fondues. Cette fusion partielle rend l asthénosphère moins rigide et permet des mouvements de matière. Lithosphère + asthénosphère se définissent par des différences de propriétés physiques des roches qui les constituent. Ces différences sont liées à des différences de températures et de pression. PLAQUES LITHOSPHERIQUES Au nombre de 12 à 14 selon les géologues, d inégales superficie et épaisseur. Formées de lithosphère. Ne coïncident pas avec les limites des continents ou d océans. Une même plaque peut contenir à la fois de la croûte océanique et de la croûte continentale. Les plaques lithosphériques (rigides) reposent sur l asthénosphère (moins rigide) sur laquelle elles peuvent se déplacer. Déplacement permis par des courants de convection dans l asthénosphère sous l effet de différences de températures. Flèches blanches = convergences / Flèches rouges = divergences / Elles peuvent s écarter, se rapprocher ou coulisser les Flèches noires = coulissages. unes par rapport aux autres, sans se déformer ; l ensemble de ces mouvements constituent la tectonique des plaques. JESS CRPE 2014

5 TECTONIQUES DES PLAQUES Mouvements des plaques Les plaques tectoniques subissent trois types d interactions : Divergence / Convergence / Coulissage. Divergence : écartement de 2 plaques Zones d écartement rencontrées au fond des océans au niveau des dorsales (chaines de montagne sous marines) Siège d une intense activité volcanique (volcans sous marins). Permettent la formation de lithosphère océanique ; Convergence : rapprochement des plaques 1er cas de convergence : la subduction o Lorsqu une plaque continentale et une plaque océanique convergent l une vers l autre, la plus dense (océanique) plonge sous la moins dense (continentale). o Forte activité volcanique de type explosif au niveau de la plaque chevauchante et d une activité sismique au niveau des plaques plongeante et chevauchante. 2ème cas de convergence : collision o Lorsque deux plaques continentales convergent l une vers l autre, elles entrent en collision, s élèvent et forment une chaine de montagne. Coulissage : glissement à l origine de failles Glissement horizontal de deux plaques, l une à côté et le long de l autre. Formation de failles et intense activité sismique. La tectonique des plaques est un modèle du fonctionnement de la planète. Elle permet de comprendre comment l énergie interne de la Terre, provenant de la radioactivité des éléments qui la composent, a été utilisée au cours des temps géologiques dans des mouvements grandioses et puissants : déplacements horizontaux des plaques, dérive des continents, genèse des montagnes, volcanisme, séismes. JESS CRPE 2014