Partie Terre : planète active

Partie Terre : planète active
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.
 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.
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.
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 ?
Correction TP :
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.
 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.
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
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 :
S1.2
- J’ai décris le résultat de mes expériences.
- J’ai mis en relation les informations obtenues (document et
expérience) pour répondre au problème initial.
E
P
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).
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.
2.
3.
4.
5.
Sur un calque, reporte le cadre.
Relie par un trait vert les différents épicentres.
Relie par un trait rouge les édifices volcaniques (ne pas tenir compte des volcans effusifs aériens isolés).
Fais une légende de ta carte où tu indiqueras le code couleur employé.
Mets un titre à ton document.
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.
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)
3,5
3.6
4.5
4.5
4.2
4.2
4.4
4.5
Position de l’onde en profondeur
(km)
0
30
40
100
150
170
200
300
1. A partir de ces données, construis le graphique exprimant la vitesse de l’onde sismique en fonction de sa profondeur.
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.
A SAVOIR