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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
Foyer
Ondes P : de
compression
(les +
rapides)
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)