roches cassantes / rigides

La structure interne de notre planète :
Reprise des acquis de collège
La structure de la Terre au XVII
ème
siècle
Séismes et volcans actifs ne se répartissent pas au hasard à la
surface de la Terre, ils se concentrent au niveau de zones actives :
* Les dorsales océaniques :
Il s'agit de reliefs sous marins ( environ 2 km de hauteur ) correspondent à
un alignement de volcans effusifs associés à de nombreuses failles.
* Les fosses océaniques :
Il s'agit d'une dépression sous marine qui longe certains continents ou
certaines îles océaniques. A l'aplomb de ces fosses on trouve des alignements
de volcans explosifs. Exemples : Fosse des Mariannes environ 11km, fosse du
Japon environ 9 km.
* Les chaînes de montagnes :
Exemples : Les Alpes, l' Himalaya, ...
Une plaque est une zone de la surface terrestre où l'activité sismique
et volcanique est faible voir absente. Ces plaques sont limitées par des
zones actives : chaînes de montagnes, fosses ou dorsales océaniques.
La surface de notre planète est découpée en une douzaine de plaques
majeures :
Activité 1 : L'exploration de l'intérieur de la
Terre ou Voyage au centre de la Terre.
Le globe terrestre a un rayon de six mille quatre
cents kilomètres alors que les forages les plus
profonds réalisés par l'Homme ne dépassent pas
treize kilomètres !
La
connaissance
des
caractéristiques
de
l'intérieur du globe, au-delà de treize kilomètres,
est donc obtenue par des méthodes indirectes.
Quelles informations ces méthodes indirectes permettent-elles d'obtenir ?
De même que la propagation des rayons X permet d'ausculter l'intérieur du corps
humain, les ondes sismiques permettent d'ausculter l'intérieur du globe. En sismologie,
l'émetteur est le tremblement de terre, et le récepteur est le sismographe.
A partir d'une série d'enregistrements effectués dans les observatoires répartis un peu
partout à la surface du globe, il est possible de déterminer à la fois le trajet que les ondes
sismiques ont suivi à l'intérieur de la Terre et la vitesse à laquelle elles sont allées d'un
point à un autre. Or cette vitesse est de propagation caractérise le milieu traversé.
D'après C. Allègre. « L'écume de la Terre ». Fayard Edition.
Les géologues ont démontré en laboratoire que la vitesse des ondes sismiques
diminue quand la rigidité des roches du milieu traversé diminue. Ainsi une
variation brutale de la vitesse des ondes témoigne d’un changement de la
rigidité des roches : passage de roches cassantes à des roches ductiles ( non
cassantes ).
1. Quelle information sur
la
structure
des
enveloppes périphériques
de la Terre nous apporte
le document ci-contre ?
2. Placez sur une portion
de
Terre
cette
information en utilisant
une échelle adaptée puis
légendez-le.
NB : La lithosphère est
plus
rigide
que
l’asthénosphère.
4. Après avoir rappelé la
définition d'un séisme
indiquez jusqu'à quelle
profondeur
peut-on
trouver des foyers de
séismes ?
Réponses attendues pour l'activité 1 :
1. Quelle information sur la structure des enveloppes périphériques de la
Terre nous apporte le document ci-contre ?
Le document ci-contre nous montre que la vitesse de propagation des ondes
sismiques dans les roches augmente jusqu'à environ 100 km de profondeur.
A cette profondeur, on observe une variation brutale de cette vitesse : elle se
met à diminuer.
D'après les informations du texte ( " [...] Les géologues ont démontré en
laboratoire que la vitesse des ondes sismiques diminue quand la rigidité des
roches du milieu traversé diminue. " ), on peut donc en déduire qu'à 100
km de profondeur, les caractéristiques des roches changent : passage de
roches cassantes à des roches ductiles ( non cassantes ).
Lithosphère
( roches cassantes / rigides )
Asthénosphère
( roches non cassantes / moins rigides / ductiles)
3. Après avoir rappelé la définition d'un séisme indiquez jusqu'à
quelle profondeur peut-on trouver des foyers de séismes ?
Un séisme est un évènement brutal qui se caractérise par des mouvements
plus ou moins violents du sol. Ce phénomène a pour origine la rupture de
roches profondes ( dues à des contraintes ) qui lorsqu'elles cassent libèrent
principalement des ondes sismiques ( vibrations ).
Le foyer d'un séisme est le lieu de rupture des roches. C'est à cet endroit
que les ondes sismiques prennent naissance.
De ce fait, on peut donc en déduire que l'on ne peut trouver des foyers de
séismes qu'au niveau de roches cassantes soit à une profondeur maximum
de 100 km ( lithosphère = plaque ).
Env. 70 km
Env. 150 km
La lithosphère est une couche de roches rigides ( cassantes ). C'est la couche
la plus externe de notre planète. Elle est découpée en plaques qui reposent
sur l'asthénosphère.
Bien que cela ne soit pas perceptible, les plaques ne sont pas inertes, elles bougent.
 Les constations d’Alfred Wegener :
« La première idée des translations continentales me vint à
l’esprit en 1910. En considérant la carte du globe, je fus
subitement frappé de la concordance des côtes de l’Atlantique,
mais je ne m’y arrêtai point tout d’abord, parce que j’estimai de
pareilles translations invraisemblables.
En automne 1911, j’eus connaissance […] de conclusions paléontologiques
admettant l’existence d’une liaison ancienne entre le Brésil et l’Afrique…
Tout se passe comme si nous devions rassembler les morceaux déchirés d’un
journal sur la seule base de leurs contours pour vérifier ensuite seulement
que les lignes imprimées se raccordent correctement. Si tel est bien le cas, il
ne reste plus qu’à conclure que les morceaux étaient, en effet, disposés
ainsi…».
Extraits de La genèse des continents et des océans, Alfred Wegener (1915).
Les apports du
G.P.S.
( Global Positioning
System )
 De part et d’autre des dorsales océaniques ont constate un
mouvement d’écartement ( divergence ).
 Au niveau des fosses océaniques les plaques se rapprochent
( convergence ).
Ces mouvements sont de l’ordre de quelques centimètres par an.
L’ouverture de
l’océan Atlantique …
… par
fonctionnement
de la dorsale.
Au niveau des dorsales océaniques, de la lithosphère
océanique se crée. Or, le diamètre de la Terre
n'augmente pas.
Les géologues ont donc cherché des endroits où la
lithosphère disparaissait.
ACTIVITE 2
1. En quoi la profondeur des foyers
des séismes sur le schéma peut-elle
paraître surprenante ?
Remarque :
Sur le document ci-contre, un point
correspond au foyer d'un séisme.
2. Quelle explication pouvez-vous
proposer pour expliquer cette
« anomalie » ?
Profondeur sous
le niveau de l'océan
( en kilomètres )
Le document ci-dessus correspond à une vue en coupe de la partie la plus superficielle
de notre planète, au niveau d’une fosse océanique ( Fosse d’Atacama ; Pérou / Chili )
Réponses attendues pour l'activité 2 :
1. En quoi la profondeur des foyers des séismes sur le schéma peutelle paraître surprenante ?
Précédemment nous avons vu que la lithosphère ( roches cassantes )
avait une épaisseur d'environ 100 km ( 70 – 150 ) et donc que la
profondeur maximale théorique où l'on peut trouver des foyers de
séismes serait donc cette profondeur.
Or, on constate ici, au niveau d'une fosse océanique, que l'on retrouve
des foyers de séismes jusqu'à plus de 500 km de profondeur.
2. Quelle explication pouvez-vous proposer pour expliquer cette
«anomalie» ?
Vu que les séismes ne peuvent prendre naissance que dans de la
roche cassante ( lithosphère ), on peut donc supposer qu'au niveau
des fosses océaniques ( zone où les plaques convergent ) de la
lithosphère s'enfoncent dans l'asthénosphère. Ceci expliquerait la
présence de foyers de séismes à de telles profondeurs !