FA1 correction

Partie 1 : Les caractéristiques de la croûte continentale

L’an dernier vous avez travaillé sur le domaine océanique.Cette année, nous allons nous intéresser à la croûte continentale.

Le domaine continental se distingue du domaineocéanique par la nature de la croûte constitutivede la lithosphère; ainsi

- Des zones immergées peuvent appartenirau domaine continental (plateaucontinental)

- Tandis que des zones émergées peuventêtre océaniques (Islande, la Réunion)

Croûte océaniqueCroûte continentale

Schéma du profil A/BA B

MANTEAU

?

A

B

I/ L’épaisseur de la croûte continentale

PB : En 1738, le physicien Bouguer, qui a procédé à des mesures d’accélération de la pesanteur (forcegravitationnelle aujourd’hui), découvre que sur les montagnes, on constate une anomalie de gravitation– elle est plus faible qu’en plaine – alors que le surplus de matière laissait supposer le contraire. Onparle d’anomalies de Bouguer.

Doc 2 page 144. et ci-dessous : anomalies gravimétrique au niveau des Alpes.

En TP, nous avons constaté des variations d’altitude du domainecontinental, parallèlement à des anomalies gravitationnelles (Doc1page 144). La croûte continentale est épaissie au niveau des chaînes demontagne (reliefs élevés). Il y a donc du matériau en excès à leurniveau. On s’attend donc à trouver une anomalie gravimétriquepositive au niveau des reliefs puisqu’il y a « de la croûte en excès ».

HYPOTHESESL’anomalie constatée peut-elle s’expliquer par la nature des matériauxprofonds, l’épaisseur de la croûte…Position du Moho ?La nature des matériaux profonds ne peut être révélée que par desétudes sismiques (1S)

Grâce à Google-earth, nous avons pu construire le profil deprofondeur du Moho. Il fait apparaître une « racine » crustale sous lesreliefs élevés.

Mais comment MESURER cette épaisseur ?

1. Mesurer l’épaisseur de la croûte continentaleRappel sur la propagation des ondes P : http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=geo-0031-1

Il faut étudier la propagation des ondes sismiques et mesurer leur vitesse sous les Alpes.Pour vérifier notre hypothèse, nous allons estimer la profondeur du Moho en différents points.

Pour ce faire on utilise le retard des ondes P réfléchies sur le Moho par rapport aux ondes directes.

Doc page 146

Comprendre le principe :

La profondeur du Moho peut être calculée grâce aux enregistrements des séismes, en connaissant :

• La profondeur du foyer du séisme (= profondeur focale)• La distance épicentrale (= distance de l'épicentre à la station d'enregistrement)• La vitesse des ondes P (= 6,25 Km / s)• Le retard des ondes PMP par rapport aux ondes P (calculé en secondes)

Il suffit de choisir une station sismique sur la carte des Alpes, par exemple, et d’appliquer la formuletirée de la démonstration suivante :

Données : les points remarquables :C : épicentre du séismeD : station où le séisme est enregistréF : Foyer du séismeB : Point de réflexion des ondes P Données : les distances :FD : trajet des ondes P directesCD : distance de l'épicentre à la stationH : profondeur du Moho h : profondeur du foyer du séisme

Données : les temps : (lues sur le sismogramme)t1 : temps d'arrivée des ondes directes P à la station Dt2 : temps d'arrivée des ondes PMP à la station Dδt = t2-t1Au point D parviennent d'abord les ondes P directes selon le trajet FD puis un second train d'ondes P (=ondes PMP) selon le trajet FB et BD; on nomme  dt  le retard des ondes PMP par rapport aux ondes P

Calcul de la profondeur du MohoOn connaît la vitesse des ondes P dans la croûte continentale dans les Alpes (V = 6,25 Km . s-1).

Si on considère le triangle rectangle FCD, le théorème dePythagore  permet d'écrire : FD2=FC2+CD2  .En remplaçant par leurs valeurs, on obtient *(Vt1)2 = h2+D2  * = distance FD2

soit t12 = (h2 + D2)/ V2.  

De la même façon, si on considère le triangle rectangle CF'D,le théorème de Pythagore permet d'écrire : F'D2 =CF'2+CD2.En remarquant que FB+BD (trajet des ondes PMP) = F'B+BD et en remplaçant par leurs valeurs les diverses expressions, onobtient :(Vt2)2 = (2H-h)2+D2  soit t2

2=(2H-h)2+D2/V2.La suite du calcul est donnée ci-contre sachant que dt = t2-t1:

Calcul de la position du point de réflexion (distance AB) :Le théorème de Thalès appliqué au triangle F'CD permetd'écrire l'égalité des rapports ci-contre : 

Il ne vous reste plus qu’à appliquer la 1ère formule pour connaître la profondeur du Moho et la 2de pourconnaître la position du point de réflexion.Après avoir effectué le calcul, à la main et calculette pour le 1er exemple, afin de bien comprendre leprincipe, pour les suivants, utilisez le tableau Excel appelé : « Calculs de la profondeur du Moho » jointà l’article.

Exercice 5 page 160. + fiche exercice. (voir rubrique correction)

2. Résultats : l’épaisseur de la croûte continentale.

Correction exercice 11 page 162

- Sous les Alpes : (profil Ecors)

On note bien la présence d’un épaississement crustale sous les Alpes. On notera que le Moho y estdiscontinu (voir chapitre suivant)

Profondeur du Moho à l’échelle de laplanète :Profondeur moyenne sous les océans : 10Km

Profondeur moyenne sous lescontinents : 30 Km

Zones de profondeur- Très élevée : Sous les chaînes demontagnes- Moyenne : Centre des plaquescontinentales- Moins élevée : Plateaux continentaux

30 Km

50 Km

PB : comment expliquer les anomalies gravimétriques négatives sont localisées dans les zonesd’épaisseur maximale ?

3. La densité de la croûte continentale.

Nous avons évalué en TP la densité des roches caractéristiques (Doc page 147)

Du manteau péridotite 3,3De la croûte océanique Gabbro 3De la croûte continentale Granite 2,5

Ainsi l’excès de masse induit par la racine crustale est compensé par la plus faible densité de la croûtecontinentale.

Comment expliquer ces différences de densité ?

Plateau TalusD o m a i n e c o n t i n e n t a l D o m a i n e o c é a n i q u e

Croûte continentalecroûte océanique

Lith

osph

ère

cont

inen

tale

(100

km

)

Lit

ho

sp

hè

re

Manteau lithosphérique

Asthénosphère -570 km-

Roche : péridotiteDensité : 3,3

Roche : graniteDensité : 2,6 Roche : gabbro

Densité : 3Moho

LVZ