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TD - Localisation d’un séisme
C.Grigne - UE Terre Profonde 59
TD - Localisation d’un séisme
• La différence de temps d’arrivée ∆t entre les ondes P et S est utilisée pourlocaliser un séisme
C.Grigne - UE Terre Profonde 60
TD - Localisation d’un séisme
• La différence de temps d’arrivée ∆t entre les ondes P et S est utilisée pourlocaliser un séisme
• Pour un séisme lointain ( = téléséisme) :on cherche sur les tables de Jeffreys-Bullen la distance épicentrale qui permetd’obtenir ∆t.
C.Grigne - UE Terre Profonde 60
TD - Localisation d’un séisme
• La différence de temps d’arrivée ∆t entre les ondes P et S est utilisée pourlocaliser un séisme
• Pour un séisme lointain ( = téléséisme) :on cherche sur les tables de Jeffreys-Bullen la distance épicentrale qui permetd’obtenir ∆t.
• Pour un séisme proche :on considère que les vitesses des ondes P et S sont des constantes
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>
>
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<
>
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:
tp = t0 +D
Vp
ts = t0 +D
Vs
=⇒ ∆t = ts − tp = D“ 1
Vs
−
1
Vp
”
D : distance épicentrale
t0 : instant du séisme (inconnu)
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TD - Localisation d’un séisme
Pour Vp = 5 km/s et Vs = 3.2 km/s :
D =∆t
1/Vs − 1/Vp
=∆t
0.1125(ici : D en km pour ∆t en s)
∆t (s) 1 5 10 15 20 25
D (km) 8.89 44.4 88.9 133 178 222
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C.Grigne - UE Terre Profonde 67
II - Sismologie
1) Introduction
2) Les ondes
3) Propagation des ondes
4) Sismogrammes et hodochrones
5) Ondes de surface
6) Structure interne de la Terre7) Tomographie sismique
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II - 6 Structure interne
¥ A partir des temps de parcours des ondes :
• Vitesses des phases α et β. Laquelle est Vp et laquelle est Vs ?
• Identification de discontinuités
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II - 6 Structure interne
• Modèle de Jeffreys-Bullen en 1939
• PREM (Preliminary Reference Earth Model) en 1981 :
- Modèle de vitesses sismiques et de masse volumique
à symétrie sphérique
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II - 6 Structure interne
• Modèle de Jeffreys-Bullen en 1939
• PREM (Preliminary Reference Earth Model) en 1981 :
- Modèle de vitesses sismiques et de masse volumique
à symétrie sphérique
- PREM plus précis que Jeffreys-Bullen
au niveau des zones de faible vitesse (premiers ∼700 km)
et à la limite noyau liquide - graine solide.
C.Grigne - UE Terre Profonde 70
II - 6 Structure interne
• Modèle de Jeffreys-Bullen en 1939
• PREM (Preliminary Reference Earth Model) en 1981 :
- Modèle de vitesses sismiques et de masse volumique
à symétrie sphérique
- PREM plus précis que Jeffreys-Bullen
au niveau des zones de faible vitesse (premiers ∼700 km)
et à la limite noyau liquide - graine solide.
C.Grigne - UE Terre Profonde 70
II - 6 Structure interne
Manteau
sVp
VsVp
−3
Pro
fond
eur
(km
) ρ
ρ
Vitesse (km.s ) / densité (g.cm )
Graine
Noyauliquide
V
0 8 10 122 4 6
4000
2000
−1
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II - 6 Structure interne
Croûte continentale• Conrad : discontinuité de type
chimique
Sépare la croûte supérieuregranulitique (rochesmétamorphiques)de la croûte inférieure granitique(pas visible partout sur Terre)
• Moho : discontinuité de typechimique
Sépare la croûte (SiO2, Al2O3)du manteau ((Mg,Fe)2 SiO4)
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II - 6 Structure interne
Croûte continentale• Conrad : discontinuité de type
chimique
Sépare la croûte supérieuregranulitique (rochesmétamorphiques)de la croûte inférieure granitique(pas visible partout sur Terre)
• Moho : discontinuité de typechimique
Sépare la croûte (SiO2, Al2O3)du manteau ((Mg,Fe)2 SiO4)
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II - 6 Structure interne
Croûte continentale• Conrad : discontinuité de type
chimique
Sépare la croûte supérieuregranulitique (rochesmétamorphiques)de la croûte inférieure granitique(pas visible partout sur Terre)
• Moho : discontinuité de typechimique
Sépare la croûte (SiO2, Al2O3)du manteau ((Mg,Fe)2 SiO4)
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II - 6 Structure interne
Croûte océanique
• Structure assez uniforme
• Age maximum : 180 Ma
• Surface totale : 300.106 km2
(continents : 130.106 km2)
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II - 6 Structure interne
LVZ (Low Velocity Zone)• Discontinuité de type physique
• Varie entre 100 et 250 kmselon le contexte géodynamique
• T ≃ 1300◦ C : comportement plus
ductile de la péridotite
◮ Couche limite thermiqueimportante : explique ledéplacement des plaquesrigides sur l’asthénosphèreplus ductile
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II - 6 Structure interne
Discontinuités à 410 et 660 km• Réarrangement minéralogique
◮ Transition de phase
• Sous l’effet de la pression et dela température, l’olivine changede forme minéralogique
• 410 km : Olivine −→ SpinellePlutôt : Ol α −→ Ol β
Epaisseur : vingtaine de km
et profondeur variable
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II - 6 Structure interne
Discontinuités à 410 et 660 km• Réarrangement minéralogique
◮ Transition de phase
• Sous l’effet de la pression et dela température, l’olivine changede forme minéralogique
• 660 km :Spinelle −→ Pérovskite + Magnésiowüstite
Ol β 99K Ol γ −→ Pv + Mw
Délimite manteausupérieur / inférieur
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II - 6 Structure interne
Discontinuités “410” et “660” défléchies le long des zones de subduction
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II - 6 Structure interne
Géo
ther
me
norm
al
Subd
uctio
n
Discontinuités “410” et “660” défléchies le long des zones de subduction
C.Grigne - UE Terre Profonde 76
II - 6 Structure interne
Géo
ther
me
norm
al
Subd
uctio
n
Discontinuités “410” et “660” défléchies le long des zones de subduction
◮ Effet dynamique :
Transition à 660 = “barrière” pour les plaques plongeantes
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II - 6 Structure interne
<
<
410km
660km
αρ
γρβρ
βρ
α
γ ρ
ρ
γ
PVρ
olivine
olivine
pérovskite +magnésiowustite
olivine
α
ρ PV
β
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II - 6 Structure interne
<
<
410km
660km
ρ
olivine
olivine
pérovskite +magnésiowustite
olivine
α
β
γ
PV
ρ γ
ρα
ρβ
ρβ
ρ γ
ρα
ρ PV
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II - 6 Structure interne
Manteau
sVp
VsVp
−3
Pro
fond
eur
(km
) ρ
ρ
Vitesse (km.s ) / densité (g.cm )
Graine
Noyauliquide
V
0 8 10 122 4 6
4000
2000
−1
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II - 6 Structure interne
Noyau• Noyau liquide :
Pas d’ondes Set chute de vitesse des P
Fe liquide + éléments légers (Ni,Si, O, C, S)
• Graine solide :Cristallisation et croissance liéesau refroidissement de la Terre
Eléments légers lors de la cristalli-sation vont de préférence dans leliquide→ participe à la convection
du noyau
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