tp1-densite-et-epaisseur-de-la-croute-continentale

Partie 1 ; TP n°1 : Densité et épaisseur de la croûte continentale
Nous savons que la croûte océanique est très différente de la croûte continentale (notamment la nature
des roches et leur épaisseur).
On cherche à préciser certaines caractéristiques de la croûte continentale.
La densité des croûtes océanique et continentale
Objectif : concevoir et mettre en œuvre un protocole afin de comparer la densité de la croûte
continentale à celle de la croûte océanique.
Vous disposez d’un échantillon de basalte, d’un échantillon de granite, d’une balance, d’une
éprouvette graduée et d’eau.
À l’aide de ce matériel, concevez, puis mettez en œuvre, après sa validation par le professeur, un
protocole vous permettant de comparer la densité de la croûte continentale à celle de la croûte
océanique. Présentez vos résultats.
L’épaisseur de la croûte continentale
Objectif : Le principe d’isostasie définit au niveau du globe une surface de compensation telle que,
quelle que soit la position en surface de la Terre, les poids des matériaux au dessus de cette surface
de compensation soient sensiblement équivalents.
On cherche à montrer le principe d’isostasié en exploitant un modèle analogique d’isostasie.
Ressources : Modèle analogique d’isostasie avec son protocole de mise en oeuvre
Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème (durée
maximale : 10 minutes)
Proposer une démarche d’investigation permettant d’illustrer avec le modèle analogique le concept
d’isostasie. Appelez le professeur pour vérifier votre proposition.
Etape 2 : Mettre en oeuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats
exploitables
Mettre en œuvre le protocole ci-dessous du modèle analogique :
1/ Vérifier le montage.
2/ Verser de l’eau dans la cuve jusqu’aux 2/3 environ
3/ Placer le cadre dans la cuve
4/ Observer
5/ Mesurer avec la règle pour chaque flotteur hauteur émergée (en mm) et hauteur immergée
(en mm)
6/ Pour chaque flotteur, calculez le rapport : hauteur émergée / hauteur immergée
Etape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer
Utiliser le mode de réprésentation des résultats qui vous semble le plus approprié.
Etape 4 : Exploitez les résultats obtenus pour répondre au problème
Exploiter les résultats de l’étape 3 pour construire un schéma d’interprétation de la partie superficielle
de la Terre sur lequel vous positionnerez cette surface de compensation désignée par un S.
On considère l’échelle 1 mm sur le modèle correspond à 1 km sur le terrain.
Interpréter ces résultats en produisant un schéma d’interprétation titré et légendé de la partie
superficielle de la Terre comportant :
La surface de compensation,
Altitude zéro du modèle (le niveau de la mer),
Altitude des reliefs continentaux (à calculer),
Emplacement de l’océan avac sa profondeur moyenne (à calculer),
Hauteurs des racines crustales ( à calculer).
Votre schéma doit être accompagné d’un commnetaire répondant au problème posé.
Validation du modèle par des données sismiques de terrain
Objectif : valider le modèle par les DONNÉES SISMIQUES DE TERRAIN : un épaississement de la
croûte continentale au niveau d’une chaîne de montagnes revient à un « plongement » du Moho.
Le logiciel Sismolog permet de visualiser des sismogrammes, à partir desquels il est possible de
calculer la profondeur du Moho. En effet, sur certains sismogrammes, on voit non seulement les ondes
P et S, mais également un deuxième train d’ondes P, les ondes PMP, qui se sont réfléchies sur le Moho.
La différence entre le temps d’arrivée des ondes PMP et le temps d’arrivée des ondes P est notée δt
dont l’expression littérale est la suivante :
h = profondeur du foyer F en km
V = 6,25 km.s-1 = vitesse moyenne des ondes P
dans la croûte sous les Alpes
Ouvrez le logiciel Sismolog, puis « Fenêtres », puis « Traces ».
Notez la profondeur du foyer du séisme du 19 janvier 1991, en Savoie (France), puis ouvrez-le.
Placez le sismogramme enregistré par la station OG02 (Annemasse) en haut de l’écran, puis, sur ce
sismogramme, placez le curseur bleu au niveau du temps d’arrivée des premières ondes P. Vérifiez
en cliquant sur « Solutions », puis « Corriger dépouillements ».
Calculez δt sachant que les premières ondes PMP ont été enregistrées à 3 heures 12 minutes 18
secondes 540 millisecondes.
Ouvrez le fichier Excel fourni et complétez-le.
Recommencez toute cette démarche avec les séismes et stations indiqués dans le fichier Excel, à
l’aide des temps d’arrivée des ondes PMP suivants :
Date du séisme
19.01.1991
07.02.1991
23.04.1991
09.03.1992
09.03.1992
09.03.1992
Station
OG03 (Samoëns)
OG21 (Guillestre)
RSL (Roselend)
SURF (Col de Larche)
OG04 (La Clusaz)
OG03 (Samoëns)
Temps d’arrivée des ondes PMP
03h 12min 19s 583ms
04h 48min 24s 874ms
05h 53min 05s 325ms
01h 54min 56s 859ms
01h 54min 53s 425ms
04h 09min 03s 242ms
Tracez, sur la carte fournie, les segments reliant les épicentres
aux stations sismiques correspondantes, puis localisez
précisément, sur ces segments, le point de la surface situé à la
verticale du point de réflexion des ondes P sur le Moho
(indiquez, à côté de ce point, la profondeur du Moho).
Concluez quant à la profondeur du Moho sous les Alpes.
#croûtedorian