Sciences de la Vie et de la Terre La Terre, planète active

Sciences de la Vie et de la Terre
La Terre, planète active - Volcans et séismes
LA TERRE, PLANETE ACTIVE
VOLCANS ET SEISMES
Mots-clés : volcan, éruption effusive/explosive, magma, chambre/réservoir magmatique,
lave, roches volcaniques, séisme, faille, ondes sismiques, foyer, épicentre, échelle de
Mercalli, échelle de Richter, magnitude, tsunami, raz de marrée, lithosphère, asthénosphère,
plaque tectonique, divergence/convergence, accrétion, subduction, collision, convection.
1. Le volcanisme
A. Deux grands types d’éruptions
Volcanisme = ensemble des manifestations volcaniques.
Eruption volcanique :
-
Emissions de lave en fusion et de gaz
Explosions projetant des matériaux solides
Eruption effusive = coulées fluides, liquides, assez peu dangereuse.
Eruption explosive = lave très visqueuse, fortes explosions, nuées ardentes (débris et gaz
brûlants), très dangereuse.
B. Etapes et mécanismes des éruptions
Etape 1 : des roches fondent en partie à quelques dizaines de kilomètres de la surface, c’est
le magma, plus ou moins visqueux et plus ou moins riche en gaz dissous.
Etape 2 : le magma formé remonte vers la surface à travers une ou plusieurs fissures de la
croûte terrestre avant de s’accumuler dans un réservoir magmatique.
Etape 3 : remontée du magma dans la cheminée due à l’augmentation de la pression ; le
gaz dissout dans le magma dégaze (devient des bulles) ce qui propulse le liquide à la
surface. A la surface le magma devient de la lave (matière minérale).
Pour un magma fluide, les gaz s’échappent facilement (éruption effusive). Au contraire, un
magma visqueux empêche l’échappement des gaz, effet cocotte minute (éruption
explosive).
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Une éruption présente souvent des signes précurseurs, une période d’activité maximale
et enfin, une période d’accalmie plus ou moins longue.
C. Formation des roches volcaniques
Le refroidissement du magma et sa solidification sous forme de cristaux ou de verre donne
naissance à des roches volcaniques avec une structure microlithique. On distingue :
-
Phénocristaux : gros cristaux visibles à l’œil nu (refroidissement lent dans la
chambre magmatique)
Microlites : cristaux microscopiques, forme de baguette (refroidissement plus rapide
lors de la remontée dans la cheminée)
Verre : tout le reste (refroidissement très rapide à l’arrivée à la surface)
2. Les séismes
A. Définition : qu’est-ce qu’un séisme ?
Séisme = phénomène local, bref et soudain qui se traduit à la surface par des vibrations
du sol plus ou moins intenses. Les vibrations entrainent des secousses plus ou moins
longues, violentes et destructrices.
C’est en fait un mouvement brutal au niveau d’une ancienne faille en profondeur ou la
formation d’une nouvelle faille (cassure de l’écorce terrestre).
B. L’origine et les mécanismes des séismes
L’activité interne du globe conduit à une accumulation progressive d’énergie dans les
roches du sous-sol. Cette énergie les déforme et lorsque le seuil de résistance mécanique
des roches est atteint, il y a rupture et création d’une faille (ou réactivation d’une ancienne
faille). L’énergie ainsi libérée se propage sous forme d’ondes sismiques, dans toutes les
directions. En surface, elles se traduisent par des vibrations et des déformations.
LES CAUSES D’UN SEISME
1.
2.
3.
4.
Contrainte : déformation des roches, accumulation d’énergie
Rupture brutale au niveau du foyer
Propagation d’ondes sismiques dans toutes les directions
Arrivée des ondes à la surface, vibrations du sol, tremblement de Terre
Le foyer est le lieu où se produit la rupture. Il se situe sur une faille. On l’appelle aussi
hypocentre. Le point à la verticale du foyer, se trouvant à la surface est l’épicentre.
Généralement, c’est l’endroit ou le ressenti et les dégâts sont les plus important.
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C. Les conséquences d’un séisme
Des échelles de mesure
Les conséquences d’un séisme dépendent de l’intensité du séisme, de la nature du terrain
et de la densité de population. L’intensité peut être mesurée par des appareils de mesure
(sismographes) ou selon les effets du séisme.
L’échelle de Mercalli, indique l’intensité d’un séisme (de I à XII) selon l’ampleur des dégâts
et la perception de la population. L’échelle ouverte de Richter, plus objective, fournit la
magnitude, calculée à partir de la quantité d’énergie dégagée au foyer.
Les tsunamis
Lorsqu’un séisme a lieu sous l’océan, les vibrations sont transmises à l’eau ce qui provoque
une vague pouvant aller jusqu’à 30 mètres en eau peu profonde : c’est le tsunami. La
vague déferlante qui balaie tout sur son passage s’appelle un raz de marée. A l’approche
de la première vague, la mer se retire. On compte généralement quelques vagues qui
diminuent progressivement en amplitude.
3. Répartition des volcans et tectonique des plaques
Séismes et volcans sont répartis le long de zones très étroites et allongées formant des
lignes. Cf. Carte de répartition.
A. La structure de la Terre
Modèle d’organisation de la Terre en couches concentriques de nature et de consistance
différente. On distingue trois enveloppes principales :
-
-
Croûte : enveloppe superficielle, la moins épaisse, composée de croûte océanique
(plancher des océans, épaisseur environ 10 km) et de croûte continentale
(continents, épaisseur environ 30 km, jusqu’à 70 km sous les chaines de montagne).
Manteau : épaisseur environ 2900 km.
Noyau : environ 3400 km d’épaisseur, une partie externe liquide et une graine
centrale solide.
La croûte et le manteau supérieur forment la lithosphère, rigide et cassante. Cette couche
repose sur une couche plus visqueuse et déformable : l’asthénosphère.
B. Le découpage en plaques lithosphériques mobiles
La répartition discontinue des séismes et volcans s’explique par la structure discontinue de
la croûte terrestre. La lithosphère est fragmentée en une douzaine de plaques tectoniques
(ou plaques lithosphériques) se déplaçant les unes par rapport aux autres. Les volcans et
séismes se situent aux frontières de ces plaques, zones instables (chocs, frottements).
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C. Les mouvements relatifs entre les plaques et leurs conséquences
Divergence
Convergence
Coulissage
Décrochement
Type de
mouvement
Les 2 plaques
s’éloignent, il y a
accrétion,
formation de
nouvelle lithosphère
grâce au
volcanisme.
→ expansion des
fonds océaniques
au niveau des
dorsales
Conséquences
Volcanisme effusif
et séismes
Exemples
Rifts et dorsales
Les 2 plaques se rapprochent et
provoquent un raccourcissement.
Une plaque plus
dense passe sous
l’autre, il y a
subduction.
→ disparition de
lithosphère
Deux plaques
continentales
entrent en
collision, formant
de forts reliefs.
Simple
coulissage
latéral de deux
plaques le long
d’une faille.
→ formation de
massifs
montagneux
Volcanisme
explosif et
séismes
Séismes
Séismes
Ceinture du
Pacifique
Chaîne alpine
Faille de San
Andreas en
Californie
Ces mouvements sont donc à l’origine des tremblements de terre et de la majorité des
éruptions volcaniques mais également de la formation des océans et des chaines de
montagne. Le mouvement des plaques est dû aux mouvements de la matière qui constitue
le manteau, ce sont des mouvements de convection liés au flux de chaleur issu de
l’intérieur du globe.
4. Activité de la planète et risque pour l’homme
Risque géologique : évaluation du danger lié aux phénomènes géologiques et probabilité
de ces derniers (séismes, éruption). Détection des risques, surveillance scientifique,
constructions adaptées, éducation des populations. Une éruption est prévisible (signes
avant-coureurs dans les semaines et mois précédents), pas un séisme.
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