Mise en évidence de la limite entre la croûte et... TP 2

TP 2
Mise en évidence de la limite entre la croûte et le manteau : le Moho
A partir de l’étude de la répartition des altitudes des continents et des océans sur le globe, Wegener était arrivé à la conclusion que la croûte continentale a une
composition différente de la croûte océanique. Les observations des roches de la croûte continentale sont faciles et les roches essentielles sont sédimentaires
(calcaires, grès…) et des magmatiques tel que le granite. Néanmoins, aucune étude des roches de la croûte océanique n’avait pu être réalisée.
De plus, aucune limite de profondeur n’était donné pour ces 2 croûtes ni la nature des roches sur lesquelles elles reposent.
Grâce à l’apport des données sismiques et des techniques de prélèvement des roches sous l’eau par les submersibles, des arguments favorables aux idées de Wegener
ont été apportés dans les années 50.
Problème : Comment les ondes permettent d’ausculter l’intérieur du globe terrestre ?
Activités proposées
activité 1 document 1 et 2
1/Déterminer la vitesse des ondes P à partir des temps relevés dans la station A (en km/s).
2/Rechercher la cause des 2 séries d’ondes enregistrées à la station C. (doc 1 et 2)
3/A l’aide du schéma proposé, calculer la profondeur du Moho sachant que le point M est le point de la surface du Moho où se réfléchissent les ondes p avant d’arriver
en C. (voir schéma doc 1)
4/Compléter le tableau 1 Annexe 1 et construire un graphique de la profondeur (en km) en fonction de la vitesse des ondes P (km.s-1) en milieu continental.
1cm= 5km et 0.5 cm= 1km/s
Document 1 Les données en milieu continental
Andrija Mohorovicic (1857-1936)
Le 8 octobre 1909, un séisme se produit au Sud de Zagreb (dans l’actuelle Croatie). Andrija Mohorovicic, géophysicien
croate, observe les sismogrammes fournis par les instruments. Des stylets zigzaguent : voici les ondes P, puis les ondes
S, puis… de nouveau les ondes P et de nouveau les ondes S. Les ondes se sont dédoublées. Ses appareils sont pourtant
parfaitement réglés. Les 2 trains d’ondes P successifs observés sont en fait partis du même lieu (le point O), en même
temps, et ils circulent à la même vitesse. Leur décalage ne s’explique que par un trajet différent : les ondes se sont
réfléchies sur une surface de discontinuité. Cette discontinuité (dite de Mohorovicic ou « Moho ») sépare la croûte terrestre du
manteau sous-jacent.
On enregistre l’arrivée des ondes P dans 3 stations différentes A, B et C
Stations
A
B
C
Distance entre la station et le lieu de
l’explosion
20km
30km
40km
Temps mis par les ondes P
3.5 s
5.3 s
6,8s puis 12.7 s
Schéma simplifié de la situation
remarque : les ondes partent du point O
Document 2 Les données en milieu océanique
Activités proposées
Activité 2
document 2 et Annexe 1 tableau 2
1/ Construire un graphique de la profondeur (en km) en fonction de la vitesse des ondes P (km.s -1) en milieu océanique.
1cm= 2km et 0.5cm=1 km/s
Annexe 1 tableau 3
2/ Déterminer la nature possible des roches de la croûte océanique, de la croûte continentale et du manteau.
3/Placer sur les graphiques la légende (croûte océanique, croûte continentale, manteau, Moho, et les noms des roches associés)
Annexe 1
Tableau 1 Exemple de vitesse de propagation des ondes sismiques P dans la croûte continentale et le manteau
Profondeur
De 0 à 30m
De 30m à
De
Vitesse moyenne de propagation des ondes P
1.5 Km/s
km (moho)
à 50 km
8 km/s
Tableau 2 Exemple de vitesse de propagation des ondes sismiques P dans la croûte océanique et le manteau
Profondeur
De 0 à 5km
De 5 à 6 km
De 6 à 9 km
De 9 à 20 km
Vitesse moyenne de propagation des ondes P
1.5 Km/s
2.8 km/s
6.5 km/s
8 km/s
Tableau 3 mesure en laboratoire de la vitesse de propagation des ondes sismiques P dans quelques matériaux
Matériau
Eau
Roches sédimentaires
Granite
Basalte et gabbro
Péridotites
Vitesse moyenne de propagation des ondes P
1.5 km/s
1.5 à 3.5 km/s
5.6 km/s
6.5 km/s
8 km/s