La profondeur du Moho est donnée par l'équation :

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1 TP 11 Epaisseur de la croûte continentale au niveau des Alpes Au niveau d'une chaîne de montagnes la croûte continentale est très épaisse et supérieure à la valeur moyenne de 30 km. A partir de l'étude de l'épaisseur de la croûte continentale, indiquez avec quel modèle isostatique les données sont en accord. Document 1 : Isostasie Les mouvements verticaux de la lithosphère sont dépendants essentiellement des équilibres gravitaires : un objet plus dense posé sur un objet plus léger s enfoncera dans cet objet. On peut étendre ce principe par celui de l isostasie : il existe à une certaine profondeur dans la Terre une surface dite de compensation. Au niveau de cette surface, les colonnes de roches situées au-dessus exercent une pression équivalente. Il existe 2 modèles principaux dits isostatiques qui rendent compte de phénomènes dynamiques différents : Le modèle de Airy qui suppose une densité constante de l ensemble de la couche considérée et implique donc l existence d une racine crustale. Le modèle de Pratt qui compense l altitude par une variation latérale de densité. Ressources Document 2 : Profondeur du Moho La profondeur du Moho peut être calculée à partir d'un sismogramme sur lequel sont visibles les ondes PMP qui sont réfléchies au niveau du Moho. Les ondes PMP arrivent après les ondes P directes, elles ont parcouru une plus grande distance due à la réflexion. L'écart de temps entre l'arrivée des ondes P directes et des ondes PMP permet de calculer l'écart de distance parcourue et ainsi de calculer la profondeur du Moho. Matériel disponible - Logiciel Sismolog permettant d'afficher des sismogrammes (traces). - Logiciel LibreOffice.calc - Informations sur le séisme du 09/03/1992 en Isère. - Logiciel bairy pour modéliser l'isostasie. La profondeur du Moho est donnée par l'équation : Avec : V = vitesse des ondes P dans la croûte continentale = 6,25 km.s -1 h = Profondeur du séisme en km δt = Ecart de temps entre l'arrivée des ondes P directes et des ondes PMP réfléchies Δ = Distance épicentrale en km 1. Réaliser les protocoles permettant de représenter la profondeur du Moho en fonction de l'altitude, à travers les Alpes. 2. Présenter les résultats obtenus. 3. Indiquer quel est le modèle isostatique en accord avec les données obtenues et confronter les résultats obtenus avec ceux simulés par le logiciel bairy. Conclure sur la densité de la croûte continentale.

2 Démarche Pour représenter la profondeur du Moho en fonction de l'altitude, à travers les Alpes, il faut : - Déterminer la profondeur du Moho pour différentes stations. - Déterminer l'altitude des stations. - Représenter graphiquement l'altitude et la profondeur du Moho le long d'une coupe réalisée dans les Alpes. Séisme du 09/03/1992 en Isère Le 09/03/1992 a eu lieu un séisme en Isère. Ce séisme dont le foyer a été situé à 6 km de profondeur, a été enregistré par différentes stations situées dans les Alpes françaises. Données concernant les stations étudiées Sismogrammes pour les stations étudiées Station Distance par rapport à OG02 Distance épicentrale Arrivée ondes P (s) Arrivée ondes PMP (s) Profondeur du Moho Altitude OG ,74 OG ,81 OG ,74 SURF ,89

3 FICHE PROTOCOLE : Profondeur du MOHO sous les Alpes Matériel Logiciel Sismolog Fichier / Ouvrir un séisme de la base : Séisme du 09/03/1992 en Isère Logiciel LibreOffice.calc Utilisation de Sismolog Protocole - Identification des ondes PMP et temps d'arrivée des ondes P et PMP Sismolog permet le dépouillement automatique des sismogrammes (traces) en affichant l'arrivée des ondes P et S. Il est ainsi plus simple d'identifier les ondes PMP qui ne seront pas confondues avec les ondes S. Le logiciel permet de connaître le temps d'arrivée des ondes P directes et des ondes PMP réfléchies. Position des stations dans les Alpes - Altitude des stations étudiées Afficher la carte des stations et demander les Infos avec un clic droit sur une station de la carte. Utilisation de LibreOffice.calc - Calcul de la profondeur du Moho En utilisant les cellules correspondantes, calculer pour chaque station la profondeur du Moho en utilisant l'équation : Profondeur = 1/2*(h+RACINE((V*δt+RACINE(h^2+Δ^2))^2-Δ^2)) AB est une coupe passant dans les Alpes. A correspond à la position de la station OG02 ; B à la position de SURF. Avec : V = vitesse des ondes P dans la croûte = 6,25 km.s -1 h = Profondeur du séisme en km δt = Ecart de temps entre l'arrivée des ondes P directes et des ondes PMP réfléchies Δ = Distance épicentrale en km - Représentation graphique de la coupe AB dans les Alpes Représenter en les superposant les graphes «Altitude en fonction de la distance» et «Profondeur du Moho en fonction de la distance». NB. Les altitudes et les profondeurs doivent tenir compte du niveau 0.

4 CORRIGÉ Pour déterminer l'écart entre l'arrivée des ondes P et PMP, il faut : - identifier les ondes P et PMP - déterminer l'heure d'arrivée des ondes P et celle des ondes PMP Pour réaliser une coupe de la croûte dans les Alpes, il faut : - connaître l'altitude et la profondeur du Moho de l'extérieur vers le cœur de la chaîne - reporter les valeurs dans le tableur de façon à tracer l'altitude et la profondeur du Moho pour chaque point en fonction de la distance : les profondeurs doivent être reportées en valeurs négatives Coupe dans les Alpes : profondeur du Moho en fonction de l'altitude Pour calculer la profondeur, il faut appliquer la formule! Station Distance par rapport à OG02 Distance épicentrale Arrivée ondes P (s) Arrivée ondes PMP (s) Ecart PMP-P (s) Profondeur du Moho Altitude OG ,74 54,015 56,065 2,05-31,1 0,62 OG ,81 48,332 51,012 2,68-32,9 1,33 OG ,74 47,834 51,164 3,33-39,4 1,395 SURF ,89 52,669 56,829 4,16-42,3 1,82 Le Moho étant la limite entre la croûte et le manteau, déterminer sa profondeur permet de calculer l'épaisseur de la croûte. On observe que l'épaisseur de la croûte est variable : lorsqu'on progresse vers le cœur de la chaîne, l'épaisseur augmente. On observe une racine crustale d'autant plus profonde que les reliefs sont importants. Seul le modèle d'airy est en accord avec les observations. Les résultats obtenus avec bairy sont en accord avec les valeurs trouvées (voir ci-après). Ils sont cependant un peu surévalués, cela peut s'expliquer par le fait que le modèle suppose une densité totalement identique en tous points de la croûte, ce qui n'est sans doute pas tout à fait le cas. On en conclut que la densité de la croûte continentale doit être relativement homogène, c'est l'épaisseur qui varie.

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