Révision géologie correction Exercice 1 : Les tremblements de Terre sont à l origine de la création d ondes sismiques, enregistrées à aide de sismographes. Ces ondes sismiques sont des ondes élastiques. Elles se propagent dans toutes les directions. NB : La sismologie est une méthode d étude de la structure du globe par l utilisation d ondes libérées lors de séismes. Actuellement, on utilise une méthode, la sismique, où l on envoie artificiellement des ondes pour déterminer la structure des roches en profondeur : on réalise en quelque sorte un «faux séisme»! Roches sans vibration Epicentre Ondes Ondes P : de compression (les + rapides) Foyer Ondes S : transversales (- rapides) Lors d un séisme, on observe la propagation de 3 types d ondes élastiques qui arrivent successivement aux stations d enregistrement : Les ondes P (Premières) sont des ondes de compression-décompression. Les ondes S (Secondes) sont des ondes de cisaillement ou ondes transversales. Elles ne se propagent pas dans les milieux liquides. Les ondes L et R (ondes de Love et ondes de Rayleigh), qui arrivent en dernier, ont un comportement plus complexe. Ce sont des ondes de surface, alors que les précédentes sont des ondes se déplaçant en profondeur. Le sismographe doit donc faire des enregistrements dans les trois plans définissant l espace : horizontalement N-S, E-O et verticalement. 2) Sismogramme A enregistré à Hawaï, 6630 Km et B en Australie, 7870 Km. 3)
4) Plus les stations d enregistrement sont éloignées de l épicentre, plus la vitesse de l onde est importante. Il y a une augmentation de la vitesse avec la profondeur. La Terre n est pas homogène. Ne pas oublier que les ondes P et S sont profondes, L, superficielles. 5) La célérité des ondes sismiques à une profondeur donnée dépend de la nature de la roche et des conditions physiques (pression et température) qui règnent à ces niveaux. 6) L augmentation progressive de la vitesse des ondes P dans le manteau indique une augmentation de densité du matériel à mesure qu on s enfonce dans ce manteau. Exercice 2 : 1) Les ondes qui ont permis le calcul de ces vitesses sont les plus rapides donc ce sont les ondes P 2) - La brusque interruption de propagation des ondes S à la limite entre le manteau et le noyau indique que l on passe d un solide (manteau inférieur) à un liquide (noyau externe). - L augmentation progressive de la vitesse des ondes P et S dans le manteau indique une augmentation de densité du matériel à mesure que l on s enfonce dans ce manteau. - La chute subite de la vitesse des ondes P au contact manteau-noyau est reliée au changement d état de la matière (de solide à liquide), mais les vitesses relatives continuent d augmenter, indiquant une augmentation des densités. - Plus en détail, au contact lithosphère-asthénosphère, on note une légère chute des vitesses de propagation des ondes P et S correspondant au passage d un matériel solide (lithosphère) à un matériel plastique (asthénosphère).
En bref, l étude des ondes permet de : Mettre en évidence les réflecteurs, c est-à-dire les discontinuités entre les couches Caractériser la densité du milieu : on retiendra en première approximation que plus un milieu est dense, plus les ondes se propagent rapidement. La connaissance de la densité permet souvent de déduire la température d un corps (plus il est chaud, moins il est dense).
Exercice 3 1)2) vitesse des ondes = densité Manteau vitesse (0 pour ondes S) = milieu liquide Noyau externe vitesse des ondes Noyau interne (solide) 4) Sur les 15 premiers kilomètres de la croûte, la vitesse de propagation des ondes P est de 6 km.s-1 ce qui correspond à la vitesse de propagation des ondes dans les basaltes et gabbros. Le profil de la faille de Véma nous montre bien la présence de basaltes et gabbros «posés» sur de la péridotite. Or les vitesses de propagations plus profondes sont de 8 km.s-1, ce qui correspond à la vitesse de propagation des ondes dans de la péridotite hydratée. Exercice 4 : 1) Sur les 15 premiers kilomètres de la croûte, la vitesse de propagation des ondes P est de 6 Km.s-1 ce qui correspond àla vitesse de propagation des ondes dans les basaltes et gabbros. Puis les vitesses de propagation plus profondes sont de 8 Km.s-1.ce qui correspond àla vitesse de propagation des ondes dans de la péridotite hydratée. 2) De 0 à30 km la vitesse de 5,5 km.s-1 montre la présence de granites et gneiss. De 30 à120 Km la vitesse de 8,5 Km.s-1 révèle la présence de péridotite hydratée et en dessous le ralentissement de la vitesse indique la présence de péridotite déshydratée. 3) Voir le schéma bilan. Exercice 5 :
Les profondeurs et pressions correspondantes à cette fusion sont 0,5 à3 GPa et 20 à90 Km. 2) Le taux de fusion partielle de la péridotite qui permet d obtenir le magma basaltique est de 15 %. 3) Au niveau des dorsales ; sous l effet de la baisse de la pression à température constante, la fusion partielle des péridotites de l asthénosphère entraîne la création d un magma acide. Les cristaux qui se forment dans la chambre magmatique formeront les gabbros et le magma basaltique remontant vers la surface et se refroidissant ainsi rapidement formera le complexe filonien et la couche de basalte présente à la surface de la croûte océanique. Ainsi se crée la lithosphère océanique. Il reste sous les gabbros, la péridotite résiduelle appauvrie de ses éléments acides partis dans le magma : elle est extrêmement basique, elle formera le manteau de la lithosphère océanique.
Petit lexique de géologie Asthénosphère : partie inférieure ductile du manteau terrestre, formé de péridotite fondue à moins de 1 %. Croûte continentale : partie superficielle émergée de l écorce terrestre, formée de roches de nature granitique. Pour un continent d altitude 0 son épaisseur est de 30 km. Son épaisseur peut cependant varier de 10 km à 70 km (au niveau des chaînes de montagnes). Croûte océanique : ensemble formé de roches de type basalte et gabbro, se formant au niveau des dorsales et disparaissant au niveau des zones de subduction. Son épaisseur varie de 0 à 10 km. Dérive des continents : Théorie proposée par Wegener en 1912, suivant laquelle les continents (SiAl) plus légers se déplaceraient en glissant à la surface d une couche nommée SiMa du fait de la rotation terrestre. Selon Wegener, à la fin de l ère primaire (il y a 150 Ma), il n existait qu une seule masse continentale qu il nomma Pangée. Par la suite cette masse se serait fragmentée en plusieurs blocs (les continents d aujourd hui) dérivant les uns par rapport aux autres jusqu à former le visage actuel de la Terre. Dorsale : chaîne de montagne sous-marine, où le plancher océanique se forme par accrétion de magma de nature basaltique. Epicentre : point situé à la verticale du point de rupture de contraintes dans la croûte terrestre (foyer) correspondant à un séisme. Faille transformante : faille qui découpe la lithosphère océanique perpendiculairement à l axe de la dorsale, et qui résulte de contraintes liées au déplacement des plaques sur une surface sphérique. Lithosphère : partie superficielle du globe, comprenant la croûte (continentale ou océanique) ainsi que la partie supérieure du manteau ; la lithosphère est découpée en plaques mobiles. LVZ (Low Velocity Zone) : zone de ralentissement des ondes, qui marque une frontière physique entre la lithosphère et l asthénosphère. Manteau : ensemble de roches de type péridotite, situé entre la croûte terrestre et le noyau. La partie supérieure du manteau appartient à la lithosphère, alors que la partie sous-jacente appartient à l asthénosphère. Moho : séparation chimique entre la croûte (à l extérieur) et le manteau (à l intérieur). La profondeur du Moho est à mettre en relation avec l épaisseur de la croûte océanique ou continentale. Ondes sismiques : ondes émises par un séisme (rupture de contrainte dans la croûte terrestre) et propagées dans le globe terrestre. Paléomagnétisme : technique utilisant la fossilisation du champ magnétique par certains minéraux ainsi que le calendrier des inversions magnétiques pour obtenir l âge des fonds océaniques. Point chaud : remontée de magma profond qui s épanche en surface, perforant ainsi la plaque qui le surmonte et créant des alignements d îles volcaniques. Station sismique : station d enregistrement des ondes sismiques. Lors d un séisme, les ondes qui se propagent dans toutes les directions sont enregistrées grâce à des sismographes partout à la surface de la terre. Tectonique des plaques : modèle complexe, en perpétuelle évolution, rendant compte du déplacement des plaques lithosphériques à la surface du globe. Zone de subduction : zone de disparition de la lithosphère océanique, qui s effondre dans l asthénosphère, provoquant des séismes et des épisodes volcaniques.
Quelques chiffres Rayon de la Terre : 6350 kms (forage le plus profond jamais réalisé : 11 km). Rayon du noyau de la Terre : environ 3 450 kms (la moitié du rayon terrestre). Densité de la Terre : 5,5. Densité des roches de surface : 2 à 3. Épaisseur de la croûte océanique : 10 km. Épaisseur de la croûte continentale : 30 km. Épaisseur d une plaque : 100 km. 30 % de la surface du globe est occupée par les continents. Vitesse des ondes sismiques : plusieurs kilomètres par seconde. Vitesse d ouverture de déplacement des plaques : quelques centimètres par an (la vitesse à laquelle poussent les ongles)