Une onde se déplace à vitesse constante dans un milieu homogène

Utilisation des propriétés des ondes sismiques
pour définir les différentes enveloppes
superficielles de la Terre.
Quelques informations sur les ondes.
Comme toutes les ondes, les ondes sismiques se propagent en suivant
des lois.
En voici quelques unes:
- Une onde se déplace à vitesse constante dans un milieu homogène,
- Plus le milieu est dense plus l’onde se propage vite,
- Lorsqu’une onde pénètre dans un milieu différent, sa direction et sa
vitesse de propagation changent brutalement : la surface séparant ces deux
milieux est appelée discontinuité.
Onde
Milieu 1
Discontinuité
Milieu 2
=
changement de milieu.
Principe de l’étude.
C’est en analysant les variations de la vitesse de propagation des ondes
sismiques que l’on a pu établir un modèle de la structure de la Terre.
Chaque discontinuité correspond à une limite entre deux enveloppes de
la Terre.
Exercice.
Le graphique ci-dessous représente les variations de la vitesse des
ondes.
1) Tracez les différentes discontinuités sur le graphique.
2) Reportez-les sur l’axe vertical de façon à dessiner les différentes
enveloppes superficielles de la Terre.
1) Tracez les différentes discontinuités sur le graphique.
2) Reportez-les sur l’axe vertical de façon à dessiner les différentes
enveloppes superficielles de la Terre.
Manteau supérieur
Croûte
Toit du manteau
Manteau
inférieur
3) A l’aide du graphique et du tableau ci-contre, déterminez la
composition des différentes enveloppes superficielles de la Terre.
• Matériaux:
Vitesse des ondes en km/s :
• Granite
5,6 à 6,3
• Basalte
6,1 à 7,6
• Péridotite
7,9 à 8,4
Croûte = granite- basalte.
Manteau supérieur
Asthénosphère
Toit du manteau=Péridotite
4) Comment expliquez-vous les variations de vitesse observées entre
100 et 670 km de profondeur?
Croûte = granite- basalte.
Asthénosphère
ZFV
Manteau supérieur
Toit du manteau=Péridotite
Structure de la Terre (du haut vers le bas)
1-La croûte terrestre: est la partie, l’enveloppe, la couche, superficielle et
solide de la Terre.
C'est la partie supérieure de la lithosphère .
La limite entre la croûte terrestre et le manteau supérieur est la
discontinuité de Mohorovicic, ou Moho .
Elle se compose de en croûtes :
1-1- océanique:
- formée de basalte,
- à V p (6.5Km/s),
- de densité (3.1),
-d’épaisseur moyenne ( 10Km).
1- 2-continentale:
-formée de granite,
-à V p(5.6Km/s),
-de densité (2.7),
-dépaisseur moyenne (35 km).
Discontinuité de Mohorovicic, ou Moho
C’est la limite entre la croûte terrestre et le manteau supérieur de la Terre.
Cette discontinuité est mise en évidence par une accélération brutale des
ondes sismiques, les ondes primaires passant de 7 à 8 km/s.
Cette accélération s'explique par un changement du milieu de
propagation (en particulier la densité et la minéralogie changent), qui
implique une réfraction,
2- le manteau: représente un peu plus de 80 % du volume de la Terre et
environ 65 % de sa masse.
Il est séparé de la croûte par la discontinuité de Mohorovicic , et du noyau
par celle de Gutenberg.
Il est subdivisé en deux parties:
2-1- le manteau supérieur: est divisé en deux parties séparées par une
zone dans laquelle les ondes sismiques sont ralenties :
la low velocity zone ou zone à faible vitesse.
2-1-1.La partie supérieur ou superficielle ou (toit) :
- est rigide, à comportement cassant,
- formé de péridotites,
- à V p (8Km/s),
-de densité (3.4).
-Forme la Lithosphère avec la croûte,
Forme la base de la Lithosphère .
La lithosphère: (littéralement, la « sphère de pierre ») est l'enveloppe
rigide terrestre la plus superficielle.
La lithosphère est constituée de la croûte (océanique ou continentale) et
de la partie superficielle du manteau supérieur, rigide.
La croûte et la partie inférieure de la lithosphère sont séparées par la
discontinuité de Mohorovicic.
La limite inférieure de la lithosphère (c'est-à-dire la limite entre le manteau
supérieur rigide et le manteau supérieur ductile de faible viscosité) se
trouve à l'isotherme de 1 300 °C.
2-1-2. la partie inférieur ou asthénosphère:(du grec asthenos, sans
résistance) (sans force ), est la partie ductile du manteau terrestre,
Elle est située directement sous ou à la base de la lithosphère rigide de
100 à 670km ou 700 km.
Elle est plastique ou visqueuse à comportement ductile.
Elle est formée de péridotites.
Sa partie superficielle (100 à 200km) est à faible vitesse (Vp=7.6km/S) et
forme le sommet de la l’Asthénosphère.
La low velocity zone (LVZ), ou zone à faibles vitesses, est la zone du
manteau supérieur terrestre au travers de laquelle les ondes sismiques se
propagent à faible vitesse.
Cette zone forme la limite entre la lithosphère et l'asthénosphère.
Elle est située à une profondeur comprise entre 120 et 220 kilomètres. 120
km est la valeur théorique, mais l'épaisseur de la croûte continentale
entraîne des variations de cette profondeur.
Le ralentissement des ondes sismiques est interprété comme étant dû à
une fusion partielle des péridotites du manteau.
On considère que les isothermes autour de 1300°C sont les limites de la
lithosphère.
2-2- Manteau inférieur ou Mésosphère : (du grec mesos, «milieu ») .
Il est solide,ramolli.
De 700 jusqu’a 2885 km de profondeur,
-à(11<Vp<14),
-de (4.5<d<6).
La Discontinuité de Gutenberg: représente une discontinuité dans la vitess
sismique qui délimite le noyau et le manteau.
Elle se situe à environ 2 900 km de profondeur.
3- Noyau:
Il est formé d'un alliage fer-nickel,
Il est extrêmement dense (d:10 à 13).
Il se divise en 2 parties:
3-1 noyau externe :
Il est constitué d'éléments en fusion (pas d’ondes S).
Discontinuité de Lehman (Vers 5100 km ).
3-2 . noyau interne est solide, il est appelé graine.
Les ondes sismiques de fond
1D
2D
3D
4D
1E
2E
3E
4E
5E
1E
1E = Croûte.
2E : Toit du manteau supérieur
3E : La zone à faible vitesse
2E + 3E + 4E
=
Manteau supérieur.
4E: L’asthénosphère
5E: Manteau inférieur = Mésosphère
2E + 3E + 4E + 5 E
=
Manteau .
Granite:
5,6 à 6,3
Péridotite : 7,9 à 8,4