TP 1 : LA STRUCTURE DE LA PLANÈTE TERRE.

TP 1 : LA STRUCTURE DE LA PLANÈTE TERRE.
Pour vous, de quoi et comment est constituée l’intérieur de notre planète ?
OBJECTIFS :
Connaître la structure interne de la planète Terre en utilisant les outils issus de l’étude des séismes
UN CONSTAT :
La planète Terre est une planète solide ou tellurique d’un rayon d’environ 6370 Km (rayon
équatorial=6378Km, rayon polaire=6356Km). Elle est composée de roches contenant des silicates dont le
granite et le basalte en surface (vu en 4ème).
La masse de la terre, M= 5,98.1024 kg, a été déterminée à partir de la force de gravitation
qu’exerce la Terre sur un objet.
1) A l’aide de la masse et du rayon terrestre, calculez le volume puis la masse volumique et enfin la densité
de la Terre.
On se propose maintenant de calculer la masse volumique du granite. Pour cela on suit ce protocole :
a/ on détermine la masse m d’un échantillon de granite
b/ on verse une certaine quantité d’eau ( 50 mL) dans une éprouvette graduée et note Vi le volume
initial.
c/ on plonge l’échantillon de roche et note le volume final obtenu Vf.
2) Etablissez une formule littérale permettant de calculer la densité du granite (μgranite) en fonction de : Vi,
Vf, m et µeau (masse volumique de l’eau) puis calculez la densité du granite.
 Constat !
I. Découvrir la structure interne de la Terre grâce aux ondes sismiques.
A : Les caractéristiques des ondes sismiques.
3) À partir des documents p.279, indiquez dans un tableau les différentes ondes sismiques et leurs
caractéristiques.
4) À l’aide de votre tableau, indiquez quelles sont les ondes qui nous permettraient d’étudier la structure
interne de la Terre.
B : La Terre, une planète homogène ou hétérogène dans sa composition ?
5) Répondez aux 2 questions de votre livre p.280.
6) Comparez ces données à celle de votre constat !
C : Une particularité de la propagation des ondes sismiques, la zone d’ombre.
7) Définissez la notion de « zone d’ombre » en regardant le doc.9 p.282 puis à l’aide du logiciel Ondes P ou
du modèle analogique, expliquez cette particularité concernant la propagation des ondes P.
8) Comparez les zones d’ombre des ondes P et des ondes S sur le doc. 8 p. 282 et/ou 11 p.283 puis trouvez
une explication.
Bilan :
L'intérieur du globe terrestre est inaccessible au delà de quelques kilomètres. La structure interne
de la Terre n'est donc connue qu'indirectement par l'étude des ondes sismiques, P et S, se propageant en
profondeur.
2 informations apparaissent rapidement.
• La Terre est de composition hétérogène puisque les ondes sismiques n’ont pas une vitesse constante.
• La présence de zones d’ombre pour les ondes sismiques indique qu’une partie interne de la Terre est de
nature liquide.
II. Le modèle PREM, un modèle représentatif de la structure interne de la Terre.
Nous venons de voir que les ondes sismiques peuvent nous apprendre l’existence des discontinuités
de la structure terrestre. Nous allons donc approfondir l’étude des ondes sismiques.
Profil des vitesses sismiques en fonction de la profondeur terrestre :
Vitesse ondes sismiques (km/h)
2
6
10
Vitesse ondes sismiques S (km/h)
2
14
4
2
6
4
6
60
500
10
30
100
120
S
P
180
2500
4500
5500
Profondeur
(Km)
Profondeur
(Km)
3500
240
300
Sous les
continents
1500
Sous les
océans
120
Zone de
faible
vitesse ou
LVZ
360
400
Remarque : LVZ pour Low
Velocity Zone
A: La structure générale du globe.
9) Après avoir fait l’étude du document, retrouvez les différentes couches terrestres (croûte, manteau
supérieur, manteau inférieur, noyau externe et noyau interne ou graine) en expliquant votre démarche.
Puis indiquez les profondeurs des discontinuités de Mohorovicic ou MOHO, séparant la croûte du manteau,
de Gutenberg qui sépare le manteau du noyau et de Lehmann qui sépare l’élément externe et interne du
noyau.
10) Faite l’étude du document de droite puis :
a- Indiquez quelle différence intéressante apparaît entre océans et continents.
b- En détaillant ce qui se déroule entre 120 km et 250 km de profondeur, retrouvez la lithosphère
(du grec lithos, sans résistance) et l’asthénosphère (du grec asthenos, sans résistance) et indiquez l’état
de rigidité de ces 2 couches.
c- Quel est l’état de rigidité des autres couches ?
B : Origine des discontinuités et de la LVZ.
11) Rappelez ce qui est la cause des discontinuités de Gutenberg et Lehmann. Cette cause fait partie de
quel type de paramètre ?
12) Pour la discontinuité de Mohorovicic et de la LVZ, observez les documents 16 et 17 p287. Quelle
semble être la cause ? Cette cause fait partie de quel type de paramètre ?
BILAN : Remplir le schéma bilan en replaçant les discontinuités sismiques, les couches découvertes et les
distances.
SCHEMA BILAN DE LA STRUCTURE INTERNE DU GLOBE TERRESTRE
Croûte Continentale
Croûte océanique
7 km
30km
15 km
70km
MANTEAU
2900 km
NOYAU
5100 km
6400 km
Correction ici
(et on ne triche pas... on essaye vraiment à fond d'abord!)