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Transcript

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

Cliquer sur la prof pour un petit rappel de collège !

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.

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.

sommaire

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 !

1

2

3

4

Rappeler sur votre document réponse les roches vues en TP et caractéristiques de la croûte continentale / la croûte océanique / le manteau .

Argument 2 :
l'étude des sismogrammes

La sismologie globale étudie la structure de la Terre en utilisant les sismogrammes. La propagation des ondes sismiques est enegistrées 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 un jeu de 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 et la distance parcourus pour calculer la vitesse des ondes (tableau doc réponse)
  • vous pouvez agrandir le tracé avec la roulette de la souris

Argument 3 :
la zone d'ombre

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.

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.

  • 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.
  • Interpréter alors la coupe du globe en modèle PREM.

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.

Ce matériel n'est pas disponible dans toutes les salles du lycée.

Cliquer sur votre salle actuelle

206

205

203

Bravo !
Votre salle peut faire ces enregistrements, au boulot !

Visualiser les ondes sismiques et mesurer leur vitesse en fonction des roches de densité différente

Fiche protocole de montage

Résultats et interprétations

Entrer les résultats dans le tableau mis à votre disposition dans "documents en consultation".
Copier et coller dans un compte-rendu (1 page)
Interpréter et imprimer en double exemplaire.

Mince alors.....
Votre salle ne peut pas faire ces enregistrements, mais on a mieux !

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 ?

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

La zone d'ombre !

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

Protocole de modélisation de la zone d'ombre

discontinuité

  • A partir du matériel mis à votre disposition, réaliser 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
  • Capturer 2 images pertinentes de votre médèle et insérer les dans un compte rendu.
  • Titrer et légender en étendant le modèle à celui du globe terrestre (double légende)
  • Interpréter votre modélisation pour justifier l'existence des couches concentriques de nature différente.
  • Enregister votre CR ( 1 page max) dans restitution des devoirs sous le nom "TP ondes.prénoms".

NB : vitesse de la lumière dans l'eau = 225 000 km /s
vitesse de la lumière dans l'huile = 203 940 Km /s