exercicesLMD2 [Mode de compatibilité]

Leçon 11
EXERCICES
11.1 ANALYSER LES PROBLEMES
GEOLOGIQUES A GRANDE
ECHELLE
11.1.1a
QUELLE EST LA GEOMETRIE DES TRANSFORMANTES?
Géométrie eulérienne
Rappel leçon 8
• The relative velocity, ν,
of a certain point on the
earth surface is a function
of the angular velocity, ω ,
according to:
• R: earth radius ;
• θ: angular distance
between the pole of
rotation and point in
question.
Quelles sont les conséquences de cette formule
pour des transformantes décalant par
rotation antihoraire deux plaques A et B
séparées par:
1) une ride médio-océanique (B tourne) ;
2) une zone de subduction (A tourne),
à différentes distances du pôle de rotation?
Faire un schéma est indispensable.
11.1.2a
LA DETECTION DES SEISMES
Parmi les 9 stations
géophysiques
(continentales et
océaniques), quelles sont
celles qui, identifiées ici
par une lettre (de A à I),
n’enregistreront en aucun
cas l’évènement? Et
pourquoi?
11.1.3a
QUELLES FORCES S’EXERCENT-ELLES SUR UNE PLAQUE
OCEANIQUE EN MOUVEMENT?
Ce schéma est simpliste car il ne considère que la poussée au niveau des rides et la
traction gravitaire dans les zones de subduction. Il ne tient pas compte des
résistances, de la poussée des plaques continentales … Complètez ce schéma en
indiquant les forces par des flèches.
11.2 ANALYSER UN PROBLEME
GEOLOGIQUE A PETITE ECHELLE
11.2.1a
RECONSTITUER L’HISTOIRE DES EVENEMENTS
Cet affleurement traversé
par un dyke de basalte a
enregistré une histoire
sédimentaire, tectonique
et magmatique. Il faut la
reconstituer.
11.3 LIRE UNE EQUATION OU UNE
COURBE
11.3.1a
LE GRADIENT THERMIQUE DE LA CROÛTE
CONTINENTALE
De l’équation de transfert de chaleur on extrait la relation température – profondeur non
dépendante du temps suivante:
z: profondeur (m)
T(z): température à la profondeur z (K)
Ts : température de surface (K)
qs : flux de chaleur à la surface (W m-2)
ρ: densité (g cm-3)
H: production de chaleur à la surface (W kg-1)
κ : conductivité thermique (W m-1 K-1)
1 – Vérifier l’homogénéité de l’équation
2 – Quelle est le type de courbe représentant cette fonction?
11.3.2a
L’EFFET DU GRADIENT THERMIQUE DANS LA CROÛTE
CONTINENTALE
Les roches crustales (granitiques)
fondent vers 700°C. Quelles sont les
conséquences du gradient
géothermique plus élevé dans les
zones volcaniques?
11.4 LIRE UN DIAGRAMME DE
PHASES
11.4.1a
CRISTALLISATION D’UN MAGMA BASALTIQUE A BASSE
PRESSION
A l’aide du diagramme de
phases anorthite (An) –
diopside (Di) – forstérite
(Fo), expliquez la
cristallisation des basaltes à
partir d’un magma de
composition X.
X
11.4.2a
LE RÔLE DE L’EAU DANS LA FUSION DES SILICATES
Pourquoi la température de
fusion du plagioclase à une
profondeur de 6 kilomètres peutelle se produire vers 800 °C ou
au-delà de 1700 °C suivant qu’il
y ait de l’eau ou pas dans le
système?
A
B
11.4.3a
MANTEAU: FUSION ET TRANSFORMATIONS A L’ETAT
SOLIDE
x
transition
1 – Quels sont les minéraux le plus
et le moins abondants dans la
lherzolite x - diagramme 1?
2 - Le gradient géothermique tracé
sur le diagramme 2 conduit-il à la
fusion du manteau? Que faudrait-il
pour que la fusion se déclenche?
3 - Quel est l’effet de la température
sur les transitions de phases?
transition
11.4.4a
POURQUOI LE MANTEAU A-T-IL UNE COMPOSITION DE
LHERZOLITE ?
La fusion partielle du manteau
produit du basalte et un résidu
solide qui est donc appauvri de
certains minéraux. La
composition du basalte et du
résidu varie avec le taux de
fusion. En déduire la composition
du manteau.
11.5 LIRE UNE ROCHE
11.5.1a
CRISTALLISATION D’UN MAGMA
BASALTIQUE
Ces 3 roches ont la même composition chimique à peu
de choses près. Leurs microstructures sont très
différentes. Expliquez pourquoi?
11.5.2a
CRISTALLISATION D’UNE LAVE DACITIQUE
quartz + pyroxène
amphibole
amphibole
After McCanta et al., (2007)
Expliquez la couronne de réaction entourant le phénocristal d’amphibole.
11.6 CALCULER UNE
GRANDEUR GEOLOGIQUE
11.6.1a
LA VITESSE DE L’EXPANSION OCEANIQUE DANS
L’ATLANTIQUE SUD
Quelle est la vitesse de l’expansion océanique au niveau de Montevideo-Cape Town?
11.7 MAITRISER LA FORMULE
STRUCTURALE DES SILICATES
11.7.1a
LA FORMULE STRUCTURALE DES PYROXENES
Inosilicates Single Chains (Pyroxenes)
O2-
Si4+
Déduire de ce schéma de la structure des pyroxènes quelle est leur formule structurale
11.7.2a
LA FORMULE STRUCTURALE DES TECTOSILICATES
feldspaths
quartz
Tectosilicates - Three-Dimensional Networks
Déduire la formule structurale des feldspaths à partir de celle du quartz.
11.8 COMPRENDRE LES
COORDINENCES
11.8.1a
INTRODUCTION AUX REGLES DE PAULING – le problème
La discontinuité à 660 km est liée à la transition de phase ringwoodite →
perovskite c’est à dire au changement de coordinence du cation Si4+ qui passe de
4 (tétraèdre) à 6 (octaèdre).
Quelles relations doivent avoir les rayons des anions (Ra) et du cation (Rc) pour
que celui-ci soit entouré de 4 ou de 6 anions?
anions
cation Si4+
O2-
anions O2-
cation Si4+
11.9 DECOUVRIR LES ERREURS
11.9.1a
LE GRADIENT GEOTHERMIQUE LITHOSPHERE
OCEANIQUE-ASTHENOSPHERE
Trouver l’erreur
Diagrammatic cross-section
through the upper 200-300 km
of the Earth showing
geothermal gradients reflecting
more efficient adiabatic
(constant heat content)
convection of heat in the
mobile asthenosphere (steeper
gradient in blue) ) and less
efficient conductive heat
transfer through the more rigid
lithosphere (shallower gradient
in red). The boundary layer is a
zone across which the
transition in rheology and heat
transfer mechanism occurs (in
green). The thickness of the
boundary layer is exaggerated
here for clarity: it is probably
less than half the thickness of
the lithosphere.
11.9.2a
QUE MANQUE-T-IL A CE SCHEMA?
Zones de transition
Gutenberg
Lehmann
10-30% de réduction de la
vitesse sismique mesurée à
peine au-dessus de la
transition manteau-noyau
entre couches de 200-300 km
d’épaisseur.