TP 13

GROUPE 2 : Ondes sismiques et structure superficielle du globe

MAYNE MélissaTORRAILLE Amélie 1ère 2

La distinction croûte/manteau ne suffit pas à expliquer toutes les observations sismiques dans la partie supérieure du globe terrestre. Les géologues ont proposé un nouveau modèle distinguant une lithosphère et une asthénosphère. La rhéologie décrit le comportement des matériaux (leur déformation) lorsqu'ils sont soumis à une contrainte.

Problématique : Précisez les caractéristiques de la partie superficielle de la Terre.

I. La déformation des roches à 50 KM, 100 Km, 150 Km, 200Km II. Expérience avec de la pâte à modeler à différentes caractéristiques III. Coupe de la fosse de Tonga rélisée avec le logiciel Sismolog

I. La déformation des roches à 50 KM, 100 Km, 150 Km, 200Km.

A 50km de profondeur : T/Tf = 1 050 / 1 270 = 0,83 A 100km de profondeur : T/Tf = 1 300 / 1 450 = 0,90 A 150km de profondeur : T/Tf = 1 450 / 1 650 = 0,87 A 200km de profondeur : T/Tf = 1 550 / 1 750 = 0,88

• Comportement ductile

• Plus T/Tf est proche de 1 plus la roche est déformable

II. Expérience avec de la pâte à modeler à différentes caractéristiques

Protocole :- Mesurer la vitesse de déplacement d’une onde mécanique à travers une barre de pâte à modelé placée au congélateur la veille - Mesurer la vitesse de déplacement de l'onde dans une barre de pâte à modeler à température ambiante Métériel à disposition : - Un marteau, 2 capteurs placés à 25cm l'un de l'autre, logiciel Latis Bio. Hypothèse : La vitesse de déplacement de l’onde sera plus rapide dans la barre congelée car nous savons que les ondes se déplacement plus rapidement dans un milieu rigide que dans un milieu ductile.

Résultats :

Barre de pâte à modeler de 30cm placée au congélateur la veille

Barre de pâte à modeler de 30cm placée à température ambiante

t = t2 – t1 = 6,7 ms – 0 = 6,7 ms vitesse : v = d / t = 25 cm / 6,7 = 3,73 cm/ms

t = t2 – t1 = 798 μs – 0 = 798 μs → 0,798 ms vitesse : v = d / t = 25 cm / 0,798 = 31,32 cm/ms

III. Coupe de la fosse de Tonga (îles Tonga, dans le Pacifique sud)

• Les ondes sismiques de ce même séisme avait mit un temps différent pour arriver à deux stations sismiques à égale distance de l’épicentre.
• Les ondes P parviennent deux secondes plus tôt à la station Tonga qu'à la station Fidji.

Coupe de la fosse des Tonga réalisée avec le logiciel Sismolog

• La partie marron fait environ 10 à 15 km de profondeur, elle représente les plaques présentes sous l’Océan Pacifique.
• Points noirs : foyers profonds que l’on trouve entre 300 et 700 km de profondeur
• Points rouges : foyers intermédiaires situés entre 50 et 300 km de profondeur,
• Points jaunes foyers superficiels situés de 50 km de profondeur jusqu’à la surface.
• Les ondes sismiques provoquées par la cassure plus ou moins en profondeur se déplacent à différentes vitesses jusqu'à la surface. Ce changement de vitesse est dû à un changement de matériau.
• On touve des roches différentes en même profondeur à cause du déplacement des roches (rencontre entre les plaques tectoniques)

Conclusion :

• Les roches de la partie superficielle de la Terre (de 50 et 200km de profondeur) sont sont ductiles (déformables).
• Au delà, les roches sont rigides (cassables).
• Les ondes sismiques se déplacent plus rapidement dans une roche rigide que dans une roche ductile.
• Les séismes sont causés par la rencontre entre les différentes plaques tectoniques en profondeur.