La géologie, ça sert à quoi ?
Des ressources primordiales
Découvrir le passé
La dalle aux ammonites, Digne les Bains
Thème: la Terre, la vie, l'organisation du vivant/la dynamique interne de la Terre
Chapitre 1: la structure du globe terrestre
Objectif: connaître et utiliser les outils des géosciences pour connaître la structure interne de la Terre
La Terre vue de l'espace
Des zones actives...
...qui témoignent d'une énergie interne
Introduction
I) Des contrastes entre les continents et les océans
II) Connaître l'intérieur de la Terre
II-1) Les apports de la sismologie et le modèle PREM
II-2) Un modèle thermique du globe
Trace écrite/support
Conseils suite au devoir
L'évolution des idées au cours du temps
De l'antiquité au moyen-âge: la stratification du monde selon Aristote (384-322 av JC)
Avec la révolution astronomique de Nicolas Copernic (16ème siècle), de nouvelles visions émergent
Au 19ème siècle, les savants qui s'interrogent sur la Terre ne sont plus des philosophes ou des théologiens, mais des géologues de terrains
La description de la terre aujourd'hui, qui vous est transmise, est encore différente !!
I-Un contraste océan - continent
TP4: l'étude des roches continentales et océanique
Qu'est ce qu'une roche ?
Comment étudier une roche ?
Les roches de la croûte continentale
Les roches de la croûte océanique
Les 3 grands types de roches à connaître
Les roches du manteau
Schéma bilan
L'étude d'une roche
On cherche à connaître les minéraux de la roche
Certains cristaux sont identifiables à l'oeil nu grâce à leur couleur ou/et à leur forme
Les observations sont précisées grâce à l'observation microscopique en LPA ou LPNA
On cherche à connaître la densité d'une roche
2) Les roches de la croûte continentale
Les granitoïdes caractérisent la croûte continentale.
3) Les roches de la croûte océanique
Des roches plus difficilement d'accessibles
Deux roches composent la croûte océanique
Schéma de la croûte océanique:
4- La roche du manteau
Une roche qui n'appartient pas à la croûte
Sous forme de carte conceptuelle:
II- Connaître l'intérieur de la Terre
II-1) Les apports de la sismologie et le modèle PREM
Les ondes sismiques: leur origine
TP 4: l'apport de la sismologie à la connaissance du globe terrestre Le modèle PREM:
La vitesse des ondes sismique
La propagation et la trajectoire des ondes sismiques
II-2) Un modèle thermique de la Terre
Le recoupement de données est nécessaire pour estimer la température interne de la terre.
Les modalités de transfert de chaleur expliquent les gradients géothermiques observés
Une dissipation d'énergie constante: le flux géothermique
BILAN
....à compléter
L'origine des ondes sismiques (p.158 du manuel)
La vitesse de propagation des ondes sismiques
Traitement de l'incertitude liée aux mesures: utilisation de l'écart-type
b- Une structure en couches concentriques
Documents p.159
Documents p. 160
c- Les discontinuités limitent les différentes couches
Le MOHO
Une modélisation pour comprendre
La discontinuité de Gutenberg
Les résultats
Vocabulaire d'optique
Sans petit cristallisoir
Avec petit cristallisoir
La discontinuité de Lehmann
La trajectoire des ondes sismiques
Une modélisation pour comprendre
Les résultats
Vocabulaire d'optique
Sans petit cristallisoir
Avec petit cristallisoir
Une zone de moindre vitesse : la LVZ
Exercice
La Terre: un modèle thermique
* Les données apportées par les forages:
Le modèle thermique
Les gradients géothermiques
*Les données apportées par la sismologie et les expérimentations de laboratoire
Le gradient géothermique
Les gradients géothermiques
Dans la lithosphère, élevé, 30°C/km
Dans le manteau, faible, 0,5°/km
Comment expliquer ces différences?
Les modes de transferts thermiques
Comment expliquer des gradients géothermiques différents ?
Une modélisation analogique:
Les écarts au modèle: les anomalies
Les écarts au modèle: les anomalies
Devoir 2: la structure de la Terre
Devoir - des éléments intéressants
Devoir - des points de vigilance
Le hors-sujet : faire le schéma de la coupe de la Terre de la surface au noyau n'est pas pertinent. On s'éloigne du si-ujet dans la mesure où celui-ci demande à traiter de la croûte océanique. Les méthodes d'obtention des connaissances doivent être transmises. Relier les éléments de connaissances/les schémas au sujet Mettre systématiquement un titre à vos schémas. Renseigner vos schémas (mettre tous les éléments pertinents).
1- Les apports de la sismologie et le modèle PREM
Schéma p.159
Résultats:
RocheGraniteBasalte
∆t en seconde5.10^-58,4.10^-5
Vitesse d/t en km/s30.10^-5/5.10^-5= 6 km/s42.10^-5 / 8,4.10^-5= 5
km/s44.10^-5 / 6,5.10^-5 = 6,77
Gabbro
6,5.10^-5
km/s32.10^-5 / 4.10^-5 = 8 km/s
Péridotite
4.10^-5
> La vitesse de propagation des ondes varie en fonction de la nature du milieu: 6 km/s en milieu continental et 5 km/s dans le basalte
A l’aide des graphes, doc d et e p.161, indiquer quels matériaux sont présents entre 0
et 200 km dans le globe terrestre.
Basalte/gabbro
Granite
discontinuité
PéridotiteManteau
Une discontinuité est la limite entre deux formations qui
ont des propriétés différentes
A l’aide du document 3 p.163, indiquer l’emplacement de deux autres discontinuités
situées plus en profondeur dans la Terre.
Discontinuité appelée
croûte terrestre
MOHO
Manteau
Noyau externe Fe, Ni, SDiscontinuité de GutenbergDiscontinuité de Lehman
Noyau interne =
graineFe, Ni
La Terre en plus petit > un modèle. Les éléments.
La zone d’ombre est expliquée par le fait que le laser ne se propage pas dans le lait du petit cristallisoir.Par analogie, les ondes S ne se propagent pas dans une zone circulaire à l’intérieur de la Terre, contenant un
liquide.
Loi de Snell-Descartes-rappel dans le cadre du prochain TP
Le modèle PREM
Preliminary Reference Earth Model
L’activité 3 met en évidence les plaques lithosphériques rigides sur l’asthénosphère
ductile:
3- Un modèle thermique du globe
3-1) Des valeurs de la température à l’intérieur de la Terre
Comment connaître la température de la Terre à des profondeurs plus
importantes ?
Docs p.164-165
A 410 km de profondeur, l’olivine alpha devient de l’olivine bêta pour une température de l’ordre de 1400°C.
410 km: 1400°C
A 670 km de profondeur, l’olivine se dissocie en pérovskite et magnésiowustite pour une température de l’ordre de 1600°C. A 670 km: 1600°C.
Les péridotites sont solides pour des températures inférieures à 4000°C. Le
manteau ne dépasse pas cette valeur.
Documents g p.165: la température du noyau est comprise entre 3700°C
et 5700°C
Comment le gradient géothermique peut-il être plus important dans la lithosphère
que dans le manteau et dans le noyau ?
3-2- Des modes de transfert de chaleur différents
3-2- les transferts de chaleur
Peut-être que les transferts de chaleur sont différents: par conduction dans la lithosphère et par convection dans le manteau.
Bécher 1:peu de différence entre la surface et le fond du bécher. L’eau peut bouger et homogénéiser la température du bécher. La chaleur est transmise par convection.
Bécher 2:une différence de température plus importante entre la surface et le fond du bécher. Le milieu n’est plus homogénéisé du fait de la présence de
l’argile.L’argile ne bouge pas, conduit moins la chaleur. Le transfert de chaleur se fait par conduction au sein de l’argile.
La lithosphère se caractérise par un comportement rigide. Le transfert de chaleur se fait par conduction : le gradient géothermique est donc fort.
L’asthénosphère et le manteau inférieur ont un comportement ductile. Le transfert de chaleur se fait par convection. Le gradient géothermique est faible.
Temps 3 : Les hétérogénéités thermiques du manteau
Si la température moyenne des roches du manteau augmente avec le profondeur, le manteau terrestre n’apparaît pas homogène du point de vue thermique : des variations importantes existent entre les diverses régions du
globe.
1- Utiliser les fonctionnalités du logiciel tomographie sismique pour réaliser une coupe au niveau des Antilles et une coupe au niveau de la Polynésie française (réaliser une 3ème coupe « témoin »)
Exercice 5 p. 178
Hodochrone du séisme étudié
Exercice 5 p. 178
Vitesse des ondes:(40-20):(7,2-3,5)=5,4 km/s - 20:3,5= 5,7 km/s - 30:5,3= 5,6 km/s
La station 3 enregistre des ondes directes et des ondes réfléchies:Distance parcourue par les ondes réfléchies:
5,4 x 12,7 = 68,64 km.½ d= 34,32 kmOn a d=20 km d(moho-station)= 34,32 km
>pythagore:
d(moho)= racine carrée(34,32^2 - 20^2)= 27,9 km.
Cordillère des Andes, Chili Nord, Altiplano
À plus de 3000 m, l'eau est chaude !
Modélisation de la trajectoire des ondes P
Les Geysers de Tatio, Chili
Volcans situés à l'est de la cordillère de sel (désert de l'Atacama)
Modélisation de la trajectoire des ondes P
Notre planète bleue
Photo de Nasa Goddard space flight center
La géologie, ça sert à quoi ?
laurenceduthe
Created on September 14, 2025
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La géologie, ça sert à quoi ?
Des ressources primordiales
Découvrir le passé
La dalle aux ammonites, Digne les Bains
Thème: la Terre, la vie, l'organisation du vivant/la dynamique interne de la Terre
Chapitre 1: la structure du globe terrestre
Objectif: connaître et utiliser les outils des géosciences pour connaître la structure interne de la Terre
La Terre vue de l'espace
Des zones actives...
...qui témoignent d'une énergie interne
Introduction
I) Des contrastes entre les continents et les océans
II) Connaître l'intérieur de la Terre
II-1) Les apports de la sismologie et le modèle PREM
II-2) Un modèle thermique du globe
Trace écrite/support
Conseils suite au devoir
L'évolution des idées au cours du temps
De l'antiquité au moyen-âge: la stratification du monde selon Aristote (384-322 av JC)
Avec la révolution astronomique de Nicolas Copernic (16ème siècle), de nouvelles visions émergent
Au 19ème siècle, les savants qui s'interrogent sur la Terre ne sont plus des philosophes ou des théologiens, mais des géologues de terrains
La description de la terre aujourd'hui, qui vous est transmise, est encore différente !!
I-Un contraste océan - continent
TP4: l'étude des roches continentales et océanique
Qu'est ce qu'une roche ?
Comment étudier une roche ?
Les roches de la croûte continentale
Les roches de la croûte océanique
Les 3 grands types de roches à connaître
Les roches du manteau
Schéma bilan
L'étude d'une roche
On cherche à connaître les minéraux de la roche
Certains cristaux sont identifiables à l'oeil nu grâce à leur couleur ou/et à leur forme
Les observations sont précisées grâce à l'observation microscopique en LPA ou LPNA
On cherche à connaître la densité d'une roche
2) Les roches de la croûte continentale
Les granitoïdes caractérisent la croûte continentale.
3) Les roches de la croûte océanique
Des roches plus difficilement d'accessibles
Deux roches composent la croûte océanique
Schéma de la croûte océanique:
4- La roche du manteau
Une roche qui n'appartient pas à la croûte
Sous forme de carte conceptuelle:
II- Connaître l'intérieur de la Terre
II-1) Les apports de la sismologie et le modèle PREM
Les ondes sismiques: leur origine
TP 4: l'apport de la sismologie à la connaissance du globe terrestre Le modèle PREM:
La vitesse des ondes sismique
La propagation et la trajectoire des ondes sismiques
II-2) Un modèle thermique de la Terre
Le recoupement de données est nécessaire pour estimer la température interne de la terre.
Les modalités de transfert de chaleur expliquent les gradients géothermiques observés
Une dissipation d'énergie constante: le flux géothermique
BILAN
....à compléter
L'origine des ondes sismiques (p.158 du manuel)
La vitesse de propagation des ondes sismiques
Traitement de l'incertitude liée aux mesures: utilisation de l'écart-type
b- Une structure en couches concentriques
Documents p.159
Documents p. 160
c- Les discontinuités limitent les différentes couches
Le MOHO
Une modélisation pour comprendre
La discontinuité de Gutenberg
Les résultats
Vocabulaire d'optique
Sans petit cristallisoir
Avec petit cristallisoir
La discontinuité de Lehmann
La trajectoire des ondes sismiques
Une modélisation pour comprendre
Les résultats
Vocabulaire d'optique
Sans petit cristallisoir
Avec petit cristallisoir
Une zone de moindre vitesse : la LVZ
Exercice
La Terre: un modèle thermique
* Les données apportées par les forages:
Le modèle thermique
Les gradients géothermiques
*Les données apportées par la sismologie et les expérimentations de laboratoire
Le gradient géothermique
Les gradients géothermiques
Dans la lithosphère, élevé, 30°C/km
Dans le manteau, faible, 0,5°/km
Comment expliquer ces différences?
Les modes de transferts thermiques
Comment expliquer des gradients géothermiques différents ?
Une modélisation analogique:
Les écarts au modèle: les anomalies
Les écarts au modèle: les anomalies
Devoir 2: la structure de la Terre
Devoir - des éléments intéressants
Devoir - des points de vigilance
Le hors-sujet : faire le schéma de la coupe de la Terre de la surface au noyau n'est pas pertinent. On s'éloigne du si-ujet dans la mesure où celui-ci demande à traiter de la croûte océanique. Les méthodes d'obtention des connaissances doivent être transmises. Relier les éléments de connaissances/les schémas au sujet Mettre systématiquement un titre à vos schémas. Renseigner vos schémas (mettre tous les éléments pertinents).
1- Les apports de la sismologie et le modèle PREM
Schéma p.159
Résultats:
RocheGraniteBasalte
∆t en seconde5.10^-58,4.10^-5
Vitesse d/t en km/s30.10^-5/5.10^-5= 6 km/s42.10^-5 / 8,4.10^-5= 5
km/s44.10^-5 / 6,5.10^-5 = 6,77
Gabbro
6,5.10^-5
km/s32.10^-5 / 4.10^-5 = 8 km/s
Péridotite
4.10^-5
> La vitesse de propagation des ondes varie en fonction de la nature du milieu: 6 km/s en milieu continental et 5 km/s dans le basalte
A l’aide des graphes, doc d et e p.161, indiquer quels matériaux sont présents entre 0
et 200 km dans le globe terrestre.
Basalte/gabbro
Granite
discontinuité
PéridotiteManteau
Une discontinuité est la limite entre deux formations qui
ont des propriétés différentes
A l’aide du document 3 p.163, indiquer l’emplacement de deux autres discontinuités
situées plus en profondeur dans la Terre.
Discontinuité appelée
croûte terrestre
MOHO
Manteau
Noyau externe Fe, Ni, SDiscontinuité de GutenbergDiscontinuité de Lehman
Noyau interne =
graineFe, Ni
La Terre en plus petit > un modèle. Les éléments.
La zone d’ombre est expliquée par le fait que le laser ne se propage pas dans le lait du petit cristallisoir.Par analogie, les ondes S ne se propagent pas dans une zone circulaire à l’intérieur de la Terre, contenant un
liquide.
Loi de Snell-Descartes-rappel dans le cadre du prochain TP
Le modèle PREM
Preliminary Reference Earth Model
L’activité 3 met en évidence les plaques lithosphériques rigides sur l’asthénosphère
ductile:
3- Un modèle thermique du globe
3-1) Des valeurs de la température à l’intérieur de la Terre
Comment connaître la température de la Terre à des profondeurs plus
importantes ?
Docs p.164-165
A 410 km de profondeur, l’olivine alpha devient de l’olivine bêta pour une température de l’ordre de 1400°C.
410 km: 1400°C
A 670 km de profondeur, l’olivine se dissocie en pérovskite et magnésiowustite pour une température de l’ordre de 1600°C. A 670 km: 1600°C.
Les péridotites sont solides pour des températures inférieures à 4000°C. Le
manteau ne dépasse pas cette valeur.
Documents g p.165: la température du noyau est comprise entre 3700°C
et 5700°C
Comment le gradient géothermique peut-il être plus important dans la lithosphère
que dans le manteau et dans le noyau ?
3-2- Des modes de transfert de chaleur différents
3-2- les transferts de chaleur
Peut-être que les transferts de chaleur sont différents: par conduction dans la lithosphère et par convection dans le manteau.
Bécher 1:peu de différence entre la surface et le fond du bécher. L’eau peut bouger et homogénéiser la température du bécher. La chaleur est transmise par convection.
Bécher 2:une différence de température plus importante entre la surface et le fond du bécher. Le milieu n’est plus homogénéisé du fait de la présence de
l’argile.L’argile ne bouge pas, conduit moins la chaleur. Le transfert de chaleur se fait par conduction au sein de l’argile.
La lithosphère se caractérise par un comportement rigide. Le transfert de chaleur se fait par conduction : le gradient géothermique est donc fort.
L’asthénosphère et le manteau inférieur ont un comportement ductile. Le transfert de chaleur se fait par convection. Le gradient géothermique est faible.
Temps 3 : Les hétérogénéités thermiques du manteau
Si la température moyenne des roches du manteau augmente avec le profondeur, le manteau terrestre n’apparaît pas homogène du point de vue thermique : des variations importantes existent entre les diverses régions du
globe.
1- Utiliser les fonctionnalités du logiciel tomographie sismique pour réaliser une coupe au niveau des Antilles et une coupe au niveau de la Polynésie française (réaliser une 3ème coupe « témoin »)
Exercice 5 p. 178
Hodochrone du séisme étudié
Exercice 5 p. 178
Vitesse des ondes:(40-20):(7,2-3,5)=5,4 km/s - 20:3,5= 5,7 km/s - 30:5,3= 5,6 km/s
La station 3 enregistre des ondes directes et des ondes réfléchies:Distance parcourue par les ondes réfléchies:
5,4 x 12,7 = 68,64 km.½ d= 34,32 kmOn a d=20 km d(moho-station)= 34,32 km
>pythagore:
d(moho)= racine carrée(34,32^2 - 20^2)= 27,9 km.
Cordillère des Andes, Chili Nord, Altiplano
À plus de 3000 m, l'eau est chaude !
Modélisation de la trajectoire des ondes P
Les Geysers de Tatio, Chili
Volcans situés à l'est de la cordillère de sel (désert de l'Atacama)
Modélisation de la trajectoire des ondes P
Notre planète bleue
Photo de Nasa Goddard space flight center