Dossier V activité 1

Apports de la sismique dans la connaissance de la structure de la terre

Problématique

Il a été vu en classe de 4ème que lors d’un séisme sont émis des ondes sismiques : les ondes L,  P et S  (voir support n°1). La question à aborder est alors :

Quelles informations l’étude de la propagation des ondes sismiques permettent-elles d’apporter dans la connaissance de la structure du globe terrestre ?  

Objectifs

[ Saisir des informations de documents (manuel)

[ Utiliser un tableur (« Excel ») pour réaliser des calculs et afficher des graphiques

[ Comprendre la notion de « discontinuité » et la relation discontinuités - structures terrestres 

Production attendue

[  le graphique « vitesse des ondes en fonction de la profondeur terrestre » (support n°12)collé ou reproduit sur une double page et accompagné de commentaires pour répondre à la problématique.   

         ====> supports  n°1 à n°12.

 

Critères de réussite

l le secteur terrestre qui accompagne le graphique fait figurer :

 [  les diverses discontinuités avec indication de leur nom, de leur nature (chimique et/ou physique) et de leur profondeur,

 [  le nom des diverses enveloppes du globe et la nature de leurs matériaux.                               

 

l les commentaires du graphique  expliquent : 

 [ la cause de chaque discontinuité,

 [ la propagation des rais sismiques dans le globe terrestre au niveau des discontinuités et en dehors des discontinuités.

Conseils de réalisation

l calculer la vitesse des ondes P et S dans la croûte terrestre,

l repérer la propagation des rais sismiques au niveau des contacts « croûte terrestre / manteau » et « manteau / noyau », à l'aide !

l repérer à partir de l’étude des documents les diverses discontinuités et préciser ce qui permet de les mettre en évidence,

l calculer la profondeur du Moho en Limousin (région géologiquement stable) et dans les Alpes (chaînes de collision) et dégager des conclusions ; évaluer à l’aide de « Sismolog » et « Excel » la profondeur de la discontinuité de Gutenberg et à l'aide du document du manuel celle de la LVZ. 

Supports

1 :  Site SVT : les 3 types d’ondes d’un sismogramme

2 :  Site SVT  : calcul de la vitesse des ondes P et S dans la croûte continentale (page Excel)

3 :  Site SVT  : vitesse des ondes P et nature des matériaux

4 :  Site SVT : logiciel « sismique réflexion » * (auteur JF Madre),  paramétrage du logiciel :

[ menu « Modèle » : nombre de réflecteurs : 1, nombre de tracés : 50, célérité des ondes : 5,5 pour le 1er milieu (correspond aux granites des croûtes continentales) et 6,9 pour le second (correspond aux péridotites du manteau)

[ menu « Affichage » :  afficher les célérités puis cliquer sur « trace ».

5 :  Site SVT : Discontinuité de Mohorovicic , calcul de la profondeur du Moho dans le Limousin  (chaque groupe travaillera sur une ligne de résultats différente)

6 :  Site SVT : Discontinuité de Mohorovicic, calcul de la profondeur du Moho dans les Alpes (chaque groupe travaillera sur une station différente des Alpes) ==>  principe du calcul  /  carte permettant l’accès aux stations  /  feuille de calcul « Excel »

7 :  & Bordas : discontinuité de Gutenberg (manteau / noyau), mise en évidence du noyau terrestre  => documents 2 et 3 page 257

8 :  Logiciels « Sismolog »  et tableur « Excel » : détermination de la profondeur de la discontinuité de Gutenberg. Paramétrage du logiciel :

[ menu « Modèle de Terre » : choisir menu « outils » puis « Assemblage »

[ Sélectionner le séisme d’angles : 25,3°  , zoomer pour étaler le tracé des ondes, repérer le début des ondes P et noter leur temps d’arrivée (temps exprimé en Secondes) ; renseigner le fichier "Excel"  en notant ce temps dans la case appropriée.

[ Renouveler l’étude précédente pour les séismes d’angles :  34°3  puis 74° puis 84°9 et enfin 150°8.  

[ Achever les calculs avec la tableur « Excel » en utilisant l’aide proposée.

[ Pour voir les tracés des risques sismiques réfléchis et réfractés : choisir le « modèle vrai », cliquer sur les boutons « ondes P », « réfractées », réfléchies » puis dans le menu « options » choisir « temps réel (x 500) » et enfin lancer la simulation en cliquant sur le bouton « Rais ». 

9 :  Expériences présentées : modèles pour visualiser le trajet des ondes => modèle n°1 (déviation des ondes) / modèle n°2 (zone d'ombre et noyau terrestre)

10 :  & Bordas : discontinuité de Lehman (noyau externe / noyau interne) => graphique en haut du document 1 page 260 (repérer la discontinuité entre 5000 et 6000 Km) 

11 :  & Bordas : une discontinuité « physique », la LVZ (discontinuité lithosphère / asthénosphère) => document 2 page 261

12 :  Document fourni : graphique vitesse des ondes P et S et secteur de globe terrestre

*  Important : le logiciel "sismique réflexion" ne peut fonctionner que si le fichier dll "VBRUN3000" est installé dans le répertoire WINDOWS / SYSTEM de l'ordinateur

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