Partie Terre : planète active

Transcription

1 Partie Terre : planète active

2

3

4 Activité 1 : Séisme et tsunami sur le Japon ; que s est-il passé le 11 mars 2011? Quelle est l origine des secousses ressenties lors d un séisme? - Océan Pacifique au large du Japon, 06h45 heure française, tout est calme. - 06h46 : la Terre se met à trembler sous l effet d un séisme sous-marin. Dans l océan Pacifique, à 130km au large de Sendaï, et à environ 30 km de profondeur sous le plancher océanique, la roche du sous-sol soumise à des forces de compression trop intenses se rompt en un point appelé le foyer. Sous l effet de la déchirure, la roche vibre et génère des ondes sismiques qui sont perçues par les sismomètres : ils enregistrent des secousses de magnitude 9 sur l échelle de Richter. Ces ondes se propagent dans toutes les directions mais s atténuent très vite avec la distance. Les deux blocs de roche désormais séparés par la fracture, appelée faille, glissent l un par rapport à l autre. Cela entraîne un mouvement de l eau située au dessus de la faille, conduisant à la formation de vagues : le tsunami (ou raz de marée) est né. - 8h14 : les vagues se sont comprimées et mesurent désormais une dizaine de mètres de hauteur. Elles menacent les côtes de Sendaï. - 8h15 : le tsunami balaye tout sur son passage, arbres, cultures, habitations, jusqu à plusieurs centaines de mètres à l intérieur des terres. Des villages entiers disparaissent. - 9h38 : Une réplique de magnitude 6,7 a lieu en mer au large de la région de Tokyo. De nombreuses répliques vont suivre. - Jours suivants : la centrale nucléaire de Fukushima a été endommagée par le séisme et le tsunami. Des émissions radioactives très élevées sont enregistrées sur place. Un nuage radioactif va se disperser dans le monde entier. 1. Qu est-ce qui a déclenché le séisme? Le séisme fait suite à la rupture des roches soumises à des forces de compression très intenses. Sous l effet de la déchirure, la roche vibre et génère des ondes sismiques. 2. et 3. Voir schéma bilan ci-dessous.

5 Un séisme correspond à une brusque libération d énergie sous nos pieds. D un coup, dans l écorce terrestre, des roches subissant des contraintes (tensions) cèdent et se cassent. La cassure dans le sous-sol qui sépare alors la roche en deux blocs décalés est une faille. L endroit en profondeur où démarre la cassure s appelle le foyer du séisme. L épicentre est le point en surface à la verticale de ce foyer. Cette rupture produit des vibrations, les ondes sismiques, qui se propagent dans toutes les directions. Ce sont elles qui ébranlent le sol et que l on ressent en surface.

6

7 Quelle est l origine de l activité volcanique? Activité 2 : L origine de l activité volcanique. Les éruptions volcaniques se manifestent par la libération de lave, de projections, de fumées, de gaz. Tous ces matériaux proviennent du magma issu de la profondeur. Quelle est l origine du magma? Et comment parvient-il à la surface? Correction voir Schéma réalisé en cours. Bilan Les matériaux émis lors de l éruption proviennent du magma, matière à haute température, issue de la fusion des roches en profondeur (100km). Ce magma remonte et s accumule dans des réservoirs magmatiques localisés à plusieurs km de profondeur. Puis sous l effet de la pression, il arrive en surface entraînant alors une éruption volcanique et prend alors le nom de lave.

8 Activité 3 : L origine des deux grands types d éruption. Situation-Problème Les éruptions volcaniques peuvent être effusives ou explosives. Dans tous les cas, leur origine est le magma contenu dans un réservoir, en profondeur, sous le volcan. On cherche à savoir si le type d éruption volcanique peut être lié à la viscosité (consistance) du magma. Est-ce que la viscosité du magma détermine le type d éruption volcanique? Consigne de travail Il s agit de montrer à partir du matériel à disposition que la viscosité (consistance) du magma influence le type d éruption volcanique. Matériel : 1 tube en U 1 portoir - 1 bouchon - 1 cuvette 1 spatule 2 gobelets en plastique 1 cuillère - 2 ½ comprimés effervescents eau purée ketchup Critères de réussite E P J ai identifié le moteur de l ascension du magma (document). J ai fabriqué deux magmas de viscosité (consistance) différente. J ai conçu un protocole avec deux expériences successives permettant de répondre au problème. S2.1 L expérimentation est réalisée avec soin et proprement. J ai nettoyé le matériel à la fin de l expérimentation. J ai présenté la fin de ma démarche sous forme d un compte-rendu de quelques lignes : - J ai décris le résultat de mes expériences. S1.2 - J ai mis en relation les informations obtenues (document et expérience) pour répondre au problème initial. Un modèle pour comprendre l ascension du magma Les caractéristiques du magma déterminent le type d éruption : - l arrivée en surface de magma fluide donne naissance à des coulées de lave (éruption effusive) ; - l arrivée de magma visqueux conduit à la formation d un dôme (éruption explosive). Correction TP : Décrire les résultats de chaque expérience (quantité émise, distance parcourue, temps d émission ). Magma fluide : le magma coule le long du tube de manière rapide et s étend sur une longue distance. Magma visqueux : le magma monte en dôme de manière lente er reste sur place. En fonction de la qualité du magma on observe des éruptions différentes. On peut donc conclure en disant que les caractéristiques du magma influencent le déroulement d une éruption. Un magma fluide donnera une éruption effusive alors qu un magma visqueux donnera une éruption explosive.

9

10 L activité interne de la Terre se manifeste par des séismes (brusque libération d énergie sous forme d ondes) et des éruptions volcaniques (effusive : libération d énergie sous forme de chaleur ; explosive : libération d énergie sous forme d explosion). Quelle dynamique interne de la Terre est responsable de ces phénomènes géologiques (séismes et volcans)? Activité 4 : La surface de la Terre découpée en plaques (limites horizontales). Pour déterminer quelle dynamique terrestre cause les séismes et volcans, nous allons étudier la répartition des séismes et volcans à la surface du globe. Réaliser une carte (document c p.69). 1. Sur un calque, reporte le cadre. 2. Relie par un trait vert les différents épicentres. 3. Relie par un trait rouge les édifices volcaniques (ne pas tenir compte des volcans effusifs aériens isolés). 4. Fais une légende de ta carte où tu indiqueras le code couleur employé. 5. Mets un titre à ton document.

11 Utiliser la carte 1. D après ta carte, compare la répartition des séismes par rapport aux volcans. 2. Indique si l activité sismique et volcanique est répartie au hasard sur la planète? Justifie. 3. En utilisant la carte obtenue et les documents a/b/d/e p.68 et la carte des reliefs sur la couverture interne du livre, détermine quels sont les reliefs associés aux zones sismiques et volcaniques. 4. D après la carte que tu viens de compléter et sachant qu un séisme ou un volcan se caractérise par une ouverture dans le sol (une faille pour les séismes, une cheminée pour les volcans), justifie l expression suivante «la surface de la Terre ressemble à un puzzle». 5. A l aide de la carte p.71 du livre, reporte le nom des plaques sur ton document. 6. Indique alors quelles sont les zones géologiques les plus dangereuses de notre planète. CORRECTION 1. Les alignements de séismes et volcans sont superposés. 2. Les activités sismiques et volcaniques ne sont pas réparties au hasard puisqu elles sont très concentrées seulement en certaines zones du globe. 3. Dorsale océanique : Séismes et volcans effusifs. Fosse océanique : Séismes et volcans explosifs. Montagne : Séismes. Grandes plaines : Rien. 4. Les alignements de séismes et volcans associées à une «fracture» dans le sol délimitent de grands ensembles, les «plaques tectoniques», qui s emboîtent comme les pièces d un puzzle. 5. Voir carte. 6. Les zones les plus dangereuses de la planète se trouvent aux frontières des plaques tectoniques.

12

13 Activité 5 : La surface de la Terre découpée en plaques (limites verticales). Afin de déterminer quelle dynamique terrestre pouvait être la cause des séismes et volcans, nous avons vu que la surface de la Terre était découpée en plaques et que l essentiel des activités volcaniques et sismiques se trouvaient aux frontières de ces plaques. Après avoir tracé les limites horizontales des plaques, nous allons rechercher quelle est la profondeur d une plaque tectonique. Jusqu à quelle profondeur s étend une plaque tectonique? Afin d étudier la croûte terrestre, le forage le plus profond réalisé en Russie s enfonce jusqu à 12 kilomètres sous terre. Même à cette profondeur, on n a pas encore atteint le fond d une plaque. Pour trouver l épaisseur des plaques, on s est alors servi des ondes sismiques qui traversent la planète. Voici les mesures relevées : Vitesse de l onde sismique (km /s) 3, Position de l onde en profondeur (km) A partir de ces données, construis le graphique exprimant la vitesse de l onde sismique en fonction de sa profondeur.

14

15 2. La vitesse de l onde sismique à 50 km de profondeur est de 4,2 km/s 3. La vitesse de l onde sismique à 250 km de profondeur est de 4,45 km/s Propriété des ondes sismiques : Les ondes sismiques vont moins vite lorsque le milieu qu elles traversent devient moins rigide. 4. En te basant sur la propriété des ondes sismiques ci-dessus, trace sur le graphique un trait correspondant à la profondeur à partir de laquelle les ondes sismiques ralentissent. Voir graphique 5. Colorie alors, sur le graphique, la zone la plus rigide en rouge et la zone moins rigide en vert. Voir graphique 6. Sachant que la zone la plus rigide du globe est appelée «lithosphère», la zone moins rigide «asthénosphère», place sur le graphique les mots «lithosphère» et asthénosphère». Quelle est alors la profondeur moyenne d une plaque tectonique? Voir graphique. La profondeur d une plaque tectonique est de 100km.

16

17 A SAVOIR