Corrigé du devoir de géologie

Corrigé du devoir de géologie
LES APPORTS DE LA SISMOLOGIE À LA CONNAISSANCE DE LA CROÛTE DE L’ISLANDE
1 - Onde P = onde première, onde de compression.
Onde S = onde seconde, onde de cisaillement.
(1 point)
2 - Hodographe
(2 points)
3a - La pente des droites obtenues donne une idée de la vitesse des ondes P dans le milieu
traversé. Comme il y a 3 droites de pentes sensiblement différentes, il y a donc 3 types de
matériaux différents traversés.
La construction des hodographes met donc en évidence trois couches crustales différentes.
(2 points)
3b - La pente de chacune de ces droites permet de déterminer la vitesse de propagation des
différents types d’ondes sismiques :
dans le milieu 1, vitesse P1 = 4,32 km.s-1
dans le milieu 2, vitesse P2 = 6,71 km.s-1
dans le milieu 3, vitesse P3 = 7,03 km.s-1
(3 points)
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3c -
Les ondes P1 sont directes et réfléchies mais elles diffèrent peu car la couche 1 est peu épaisse.
Elle se propage dans le milieu 1 à la vitesse V1. Les ondes P2 se propagent en partie dans la
couche 1 mais la majorité du trajet est situé à la limite avec la couche 2 (onde conique) et donc à
la vitesse du milieu 2 (V2). Il s’agit du même schéma pour les ondes P3.
(2 points)
3d - La couche crustale superficielle marquée par le trajet des ondes P1 pourrait être basaltique,
mais fortement fracturée et altérée (densité moindre donc vitesse réduite). La vitesse augmente
avec la profondeur et les deux couches sous-jacentes sont également de nature basaltique : on a
peut-être deux basaltes de densité différente.
(1 point)
4a - Le Moho est la discontinuité qui existe entre la croûte et le manteau. Il s’agit d’une
discontinuité sismique car la vitesse des ondes sismiques diffère beaucoup entre les deux
compartiments traversés : il y a donc une limite nette, correspondant au passage brutal d’un
matériel à un autre, engendrant une variation de vitesse importante et localisée.
(2 points)
4b - D’après les lois de Descartes, l’angle d’incidence est égal à l’angle de réflexion donc le
triangle (source-station-Moho) est isocèle. Le triangle est donc coupé en 2 triangles rectangles, ce
qui permet d’appliquer le théorème de Pythagore.
SM2 = e2 + (d/2)2
SM correspond à la moitié du chemin parcouru par l’onde PMP dont la distance totale vaut :
PMP = vitesse x temps de parcours.
Donc SM vaut v.t/2.
!
Donc e2 = (vt/2)2 - (d/2)2!
ou
sur le schéma, H = e.
Application numérique pour la station 11 :
d = 206 km, v = 6,6 km.s-1, t = 32,329 s!
!
=> e = 27,8 km
(2 points)
5 - Oui, d’après la carte, la valeur moyenne de profondeur du Moho est de 26 km, ce qui est
cohérent avec les calculs.
(1 point)
6 - Dans l’île, le Moho est anormalement profond pour de la croûte océanique. Autour de l’île, le
Moho est plus en surf!ace (< 16km d’épaisseur de croûte).
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On observe une activité volcanique importante au centre de l’île, dans les zones qui correspondent
aux régions où le volcanisme est le plus intense : on pourrait donc avoir un épaississement de la
croûte en raison d’une accumulation importante de coulées de lave. Les volcans pourraient être la
dorsale et/ou des volcans d’une autre origine.
(2 points)
7 - La tomographie sismique consiste à étudier la vitesse des ondes sismiques en tout point du
globe. Les ondes sismiques se propageant moins rapidement dans les milieux chauds mais plus
rapidement dans les milieux froids, il est possible de «visualiser» la température locale des roches
dans leur volume.
(2 points)
8 - Les continents apparaissent clairement comme des volumes froids (bleus, vitesse + 0,5%). La
lithosphère et le manteau sous l’océan Atlantique apparaissent plus chauds puisque la vitesse des
ondes sismiques y est ralentie de 0,5 %.
Il existe un panache chaud sous l’Islande, provenant de la profondeur du manteau (depuis la
couche D’’).
(2 points)
9 - Sous une dorsale : la poche de matériel chaud est très localisée et sa profondeur n’excède pas
200 km.
Sous un point chaud, il existe un panache mantellique chaud qui provient des profondeurs.
On peut donc imaginer que l’Islande correspond à la fois à une dorsale et à un point chaud.
(3 points)
10 - Sous un point chaud, l’accumulation de matériel volcanique induit un épaississement crustal :
le Moho est alors plus profond.
Ce modèle est cohérent avec l’hypothèse précédente : l’Islande est à l’aplomb d’un point chaud et
sur la dorsale.
(2 points)
LA CIRCULATION TROPOSPHÉRIQUE
1 - Valeur standard de la pression
atmosphérique = 1013 hPa.
anticyclones = zones rouges (1020 hPa) :
nord de Dakar et extrême sud de la carte ;
dépression polaire (1005 hPa).
(2 points)
2 - Les vents se dirigent des hautes
pressions (1020 hPa) vers les basses
pressions (1010 voire 1005 hPa).
(1 point)
3 - Les vents ne sont pas perpendiculaires
aux isobares, contre toute attente. Les
vents s’enroulent autour des zones de
moindre pression.
On observe une déviation vers la droite
dans l’hémisphère nord et vers la gauche
dans l’hémisphère sud.
L’origine de cette déviation est la force de Coriolis, due à la rotation de la Terre.
(3 points)
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