Évaluer la profondeur du Moho sous les Pyrénées

Travail réalisé par :
- Nathalie Parquet (Lycée Pablo Picasso - Perpignan)
- Jean Minier (Lycée Pablo Picasso - Perpignan)
- Marc Tartière (Lycée Paul Valéry - Sète)
- Rémy Tartière (IUT informatique Montpellier)

Niveau: Première

Objectifs :
Montrer que des discontinuités existent à l’intérieur du globe. L’évaluation de la profondeur du Moho permet de mettre en évidence une croûte océanique mince et une croûte continentale plus épaisse

Capacités : Exploiter des données sismiques et/ou leur traitement avec les logiciels EduCarte/SeisGram2K pour évaluer la profondeur du Moho.

Matériel nécessaire :
- Ordinateur
- MCNL (suite logicielle) à télécharger et installer

Educarte et de l'étude de cas "Moho Pyrénées" sont installés dans MCNL (SVT, Géologie, Etudes de cas - Educarte).
Il suffit de lancer l'étude de cas "Moho Pyrénées".

Le contexte : Une activité préalable explique ce que représentent les anomalies de Bouguer et les situent sur une carte.

Deux hypothèses sont envisagées pour expliquer l’existence d’anomalies positives sous les océans et négatives sous les chaînes de montagnes : le modèle d’Airy et le modèle de Pratt.

Consignes données aux élèves :
A partir des donnés sismiques mises à disposition, valider un des deux modèles. Vous devez pour cela :

• Ouvrir l’étude de cas Moho-pyrénées
• Utiliser le document d’aide permettant de comprendre comment peut être calculée la profondeur du Moho.
• Utiliser les fonctionnalités des logiciels SeisGram2K et EduCarte (voir fiches techniques) pour calculer la profondeur du Moho en différents points.
• Placer les différents points de réflexion en donnant leurs coordonnées en latitude, longitude et profondeur.
• Afficher un bloc 3D permettant de visualiser le relief des Pyrénées et les différents points de réflexion des ondes PmP sur le Moho.

L’étude de cas comporte une page d’accueil où sont proposés trois choix :

• Pour Les Experts : les 9 sismogrammes sont à dépouiller. La seule aide consiste en une image superposable de la carte des isobathes du Moho pour vérifier si les résultats sont plausibles.
• Pour Les Initiés : Six sismogrammes sur les neuf proposés sont traités. Trois (les plus simples) sont à dépouiller par l’élève.
• Pour Les Débutants : les neuf sismogrammes sont traités. L’élève doit extraire uniquement les données nécessaires.

Le choix est fait en cliquant sur le bouton. La fenêtre de choix se ferme automatiquement. Le lancement d’un nouveau choix efface systématiquement la fenêtre du navigateur déjà ouverte, pour éviter qu’un élève passe d’un choix à un autre.

Une correction de l’étude cas est prévue mais elle est cachée :

Après le lancement et obtention du panneau de choix (Experts, Initiés, Débutants), appuyer en même temps sur les touches Alt et r. La correction de l’étude de cas se lance dans une nouvelle fenêtre, sans effacer le travail déjà réalisé.

Travail de pointage des ondes PmP :

Pour obtenir le sismogramme ou l’image du sismogramme renseignée ou les caractéristiques d’un point de réflexion des ondes PmP (dans le cas de la correction (uniquement), il suffit de cliquer sur le point représentant le séisme (ou le point de réflexion).

Certains sismogrammes sont déjà dépouillés (Niveaux débutants ou initiés).
Les données pourront directement être utilisées.

Les données extraites des sismogrammes, autre-Tp (différence des temps d’arrivée des ondes PmP et P), la distance épicentre station et la profondeur du séisme permettent de calculer :

• la profondeur du Moho au niveau du point où les ondes PmP se sont réfléchies.
• la distance épicentre point de réflexion

On utilise pour cela le programme de calcul, intégré à l’étude de cas. Pour le lancer, il faut cliquer sur le bouton "Calcul_Moho"présent sur la carte:

Le point de réflexion sur le Moho doit alors être placé. Il faut :

• Tracer une droite partant de l’épicentre vers la station d’enregistrement en utilisant l’outil "Calcul d’une distance" d’EduCarte.
• Tracer à partir de l’épicentre, un cercle de rayon égal à la distance épicentre-point de réflexion donnée par la page de calcul, en utilisant l’outil "localisation par cercles" d’Educarte.
  
  Le point d’intersection de la droite et du cercle donne les coordonnées du point de réflexion. Il faut les relever et ensuite saisir le point dans EduCarte en donnant les coordonnées en latitude, longitude ainsi que la profondeur du Moho au niveau du point de réflexion.

On répète la même démarche pour tous les séismes présents dans l’étude de cas et on obtient les différents de réflexion sur la carte.

La vérification du travail peut être réalisée en relançant l’étude cas et en demandant la solution ( Alt et r).

La validation de l’hypothèse est alors réalisée en utilisant un bloc 3 D judicieusement positionné.

Les vues 3D permettant de visualiser les différents points de réflexion des ondes PmP sur le Moho

Un approfondissement est observé sous la chaîne pyrénéenne. Un amincissement peut également être mis en évidence au niveau de la bordure méditerranéenne.

Les mesures réalisées peuvent être confirmées en faisant apparaître l’image superposée des isobathes du Moho (d’après "Map of the European Moho", Pierre Dèzes, Peter A. Ziegler)

Ces deux observations permettront de valider le modèle d’Airy, c’est à dire l’existence d’une racine crustale sous les chaînes de montagnes et un amincissement au niveau de la marge passive lors de la transition croûte continentale-croûte océanique.