T1B-C2- De la dérive des continents à la tectonique des plaques

Dans le modèle de l’expansion océanique (voir ci-contre), la croûte océanique mise en place au niveau des dorsales retourne dans le manteau au niveau des fosses océaniques

Problèmes : Quels arguments confirment ces mouvements ?

Comment peut-on alors faire évoluer le modèle ?

TP 5 : Sismologie et connaissance des zones de fosses océaniques

Capacités attitudes

Tirer des

informations à

partir d’un texte

Manipuler

Mettre en relation

des informations

pour répondre à un

problème

Etre autonome,

s’organiser

Tâche complexe : A partir de l’ensemble des informations proposées et de vos résultats expérimentaux, Montrer que les données sismologiques permettent de compléter le schéma ci-dessus au niveau des zones de subduction.

Doc 1 : Travaux de Wadati et Bénioff

T1B-C2- De la dérive des continents à la tectonique des plaques

Doc 3 : Images tomographiques au niveau du Japon :

La tomographie sismique permet d'établir des "coupes"

du globe terrestre grâce à une analyse des vitesses de

propagation des ondes sismiques. Les vitesses

enregistrées dépendent, notamment, des

caractéristiques physiques du milieu traversé

(température, pression). Sur l’image, les régions

colorées en rouge correspondent aux régions où la

vitesse des ondes est inférieure à la vitesse "normale".

Les zones colorées en bleu montrent des régions où les

ondes se propagent rapidement.

Doc 2 : Répartition des foyers sismiques :

Le logiciel Sismolog permet de visualiser la répartition des foyers

sismiques en vue 3 D et en coupe. A l’aide de la fiche technique de

Sismolog, réaliser la manipulation suivante :

Protocole :

1- Repérer le Japon et la fosse du japon( F) - Zoomer sur cette région.

2- Afficher les séismes et les volcans

3-Visualiser la zone en 3 D

3- Tracer la coupe AB perpendiculaire à la fosse du Japon.

http://www.ac-

limoges.fr/svt/accueil/html/viewlet_sismolog/viewlet_sismolog_vie

wlet.html (animation : savoir se servir de Sismolog)

A

B

F

Japon – Google earth

Doc 4 : Modélisation analogique :

Mise en évidence de l’influence de la température du matériau sur la vitesse de propagation des ondes sismiques.

Matériel : PC / logiciel Audacity / fiche technique du logiciel / 2 capteurs piézométriques / barres d’un même

matériau à des températures différentes (-10 ° C / O°C / 20 °C)

Protocole :

1- Placer l’échantillon sur les cales en bois

2- Placer les capteurs sismiques sur une des surfaces planes de l’échantillon

3- Une fois le montage prêt, éviter le bruit dans la salle (conversation, mouvement)

4- Lancer l’enregistrement avec le logiciel AUDACITY.

5- Frapper le matériau à tester à l’aide du marteau

6- Arrêter l’enregistrement

7- Mesurer le retard entre les deux enregistrements

8- Calculer alors la vitesse de propagation des ondes sismiques.

fosse

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Coups de pouce :

1 - Exprimer la relation entre la profondeur des foyers des séismes et leur distance à la fosse.

2 - Montrer que le manteau n’est pas homogène et que la vitesse des ondes sismiques dépend de la

température du matériau traversé.

3 – Mettre en relation les résultats expérimentaux du Doc 4 avec le Doc 3 pour expliquer les écarts

de vitesse figurés sur l’image tomographique.

4 - Mesurer l’épaisseur de la zone inclinée. A quelle couche du globe correspond cette zone ?

5 - Demander le texte sur l’Interprétation de Oliver, Isacks et Sykes (texte Belin p.105)

6 – Schématiser le mouvement de la lithosphère océanique Pacifique sous le Japon, en faisant

apparaitre sur ce schéma les principales informations déduites de vos recherches.

Un modèle d’interprétation par J.Oliver, B. Isacks et L.Sykes 51967)

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CORRECTION :

Etude des documents

Doc 1 :

Les séismes profonds (sup à 700 km) sont exclusivement localisés en bordure des fosses océaniques.

Les foyers sont localisés selon un plan incliné. A cette profondeur là il ne devrait pas y avoir de

séismes car le manteau est ductile en raison de la température et de la pression.

Doc 2 :

Sismolog montre que la profondeur des séismes augmente avec la distance à la fosse océanique.

Ils plongent sous la fosse et sous le Japon.

Doc 3 :

La tomographie sismique sous le japon montre que le manteau n’est pas homogène, certaines zones

correspondent à une grande vitesse de propagation des ondes sismiques (zones correspondant au plan

de Wadati Bénioff) alors que d’autres zones sont caractérisées par une vitesse de propagation des

ondes sismiques plus faibles. En dessous du plan de Wadati-Bénioff.

Doc 4 :

Les résultats expérimentaux montrent que la vitesse de propagation des ondes sismiques dépend de la

température du matériau : plus le matériau est froid et plus la vitesse est élevée.

Synthèse :

Donc la zone où les ondes se propagent rapidement au niveau du plan de Wadati- Bénioff correspond à

un matériau froid qui plonge sous la fosse océanique. Matériau cassant puisqu’il présente des foyers

sismiques profonds. On déduit que c’est la lithosphère océanique qui s’enfonce sous la fosse et le

Japon dans le manteau. Sous cette lithosphère froide et rigide on trouve un manteau chaud

caractérisé par le ralentissement de la vitesse de propagation des ondes sismiques

Rem : Ce n’est pas seulement la croûte qui plonge car l’épaisseur de la couche froide est autour de 100

km sur l’image de tomographie sismique, donc croûte + une partie du manteau.