TP ondes sismiques 2024

TP : étudier les ondes sismiques pour comprendre la structure du globe terrestre

La croûte continentale et la croûte océanique reposent sur un manteau supérieur constitué de péridotites donc la dualité entre continents et océans doit s’estomper en profondeur.

sommaire

Vous êtes étudiant-e en géologie et vous souhaitez démontrer l'existence de plusieurs enveloppes dans les profondeurs de la Terre. Votre objectif : avoir des arguments scientifiques pour réaliser un schéma montrant l’organisation en couches concentriques de notre planète.

Argument 1 : les roches Argument 2 : les sismogrammes Argument 3 : une zone d'ombre Argument 4 : ondes et nature des roches Prêt-e pour le bilan collectif !

Argument 2 : l'étude des sismogrammes

35:00

La sismologie globale étudie la structure de la Terre en utilisant les sismogrammes. La propagation des ondes sismiques est enregistrées partout sur la Terre par le réseau Géoscope. Pour comprendre l'intérêt de ces renregistrements, vous allez utiliser un logiciel en ligne:

• choisir Fichier / charger des sismogrammes
• sélectionner le Pérou
• une fenêtre charge et affiche les sismogrammes enregistrés le 22 février 2019 : magnitude 7.5

profondeur du foyer 132 km

• dans "sismogrammes" afficher T0 / coloration des stations / tracés plus grands / classer selon la distance

• sur les tracés, déplacer le curseur rouge au point d'arrivée des premières ondes (ondes P) et noter le temps de trajet vers les 5 stations notées dans le doc réponse pour calculer la vitesse des ondes
• vous pouvez agrandir le tracé avec la roulette de la souris

Argument 3 : la zone d'ombre

25:00

Le modèle PREM est un modèle de l’évolution de la vitesse des ondes sismiques dans le globe. Il a été obtenu par l’analyse d’un grand nombre de données sismologiques, mises en relation avec les propriétés des roches. Il permet d’émettre des hypothèses sur la structure interne du globe.

Certaines stations n'enregistrent pas la propagation des ondes.Comment l'expliquer ?

• poursuivre l'étude du séisme du Pérou
• cliquer en bas de la carte sur le modèle PREM

• à partir du modèle proposé, déterminer les couches concentriques constituant notre planète

(remplir le tableau sur le document réponse)

• La séparation entre chaque couche est appelée DISCONTINUITE.

• cliquer sur sismogramme / projeter les stations sur une coupe du globe

• repérer la zone d'ombre et les discontinuités que vous avez identifiées dans le modèle PREM

• dans réglages (en bas à droite), remplacer moléle PREM par vitesse constante des ondes.
• A vitesse constante, observer si la zone d'ombre persiste.

(une explication vous attend dans le document réponse)

Argument 4: ondes sismiques et nature des roches

Il est possible d'enregistrer par ordinateur, avec des capteurs spécifiques et un logiciel adapté , la propagation d'une onde de choc sur une roche (onde P). En utilisant la distance entre les capteurs et le temps d'arrivée des ondes, des mesures de vitesse sont réalisées sur des roches différentes. Le matériel est disponible dans la salle. Cliquer sur votre localisation dans la salle pour connaître la manipulation à réaliser.

ma paillasse est coté couloir

ma paillasse est coté fenêtre

Votre binôme est chargé de prouver que la vitesse des ondes varie selon la roche traversée.

A l'aide de la fiche protocole , faites le montage l'enregistrement et le calcul pour votre roche

Visualiser les ondes sismiques et comparer leur vitesse avec les roches de nature et de densité différentes selon les groupes.

- Visualiser votre propagation d'ondes avec Audacity en vous aidant de la fiche technique. - Grâce à la fiche protocole, calculer la vitesse de propagation des ondes à travers VOTRE échantillon et noter le dans le tableau du doc réponse. Appeler l'enseignante pour valider votre résultat. - Noter ensuite tous les résultats des autres groupes. - Interprétez les données recueillies, critiquez vos résultats si besoin.

Résultats et interprétations

Votre binome n'a pas le matériel de mesure de propagation d'ondes car votre mission est différente: prouver que la Terre est composée d'un ensemble de couches concentriques.

Voici des mesures de vitesse des ondes P réalisées dans plusieurs milieux.

Par comparaison aux densités, vous constatez que plus la roche est dense plus la vitesse est rapide et inversement ! Si la structure du globe entraîne la variation de la vitesse des ondes en profondeur alors il y a bien des couches concentriques de nature différente. Comment le prouver ?

La zone d'ombre ! On peut prouver l'existence de couches concentriques de nature différente grâce à la zone d'ombre !

discontinuité

Protocole de modélisation de la zone d'ombre

• A partir du matériel mis à votre disposition, réalisez un montage qui modélise la zone d'ombre

(ici le laser émet des ondes lumineuses assimilables aux ondes sismiques) / N'oubliez pas un témoin !

• Appeler l'enseignante pour valider votre montage
• Capturez une image des 2 cas ( témoin et modèle) puis les envoyer sur Pearltrees (enregistrer dans image en indiquant vos prénoms et glisser dans "mon équipe").
• Schématiser vos résultats sur le document réponse avec une légende différenciée : réelle et fictive.

• Interprétez votre modélisation pour justifier l'existence des couches concentriques de nature différente.
• collecter les résultats des groupes de mesure de propagation d'ondes pour une interprétation globale.

N NB: vitesse de la lumière dans l'eau = 225 000 km /s

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