Propagation des ondes sismiques et structure du globe

Travail réalisé par Jean Minier et Nathalie Parquet,
Lycée Plablo Picassao - Perpignan

    Niveau : Première 
    Objectifs : Mise en évidence et caractérisation des deux types de croûtes et du manteau.

 
Première partie : Propagation des ondes sismiques

Séisme choisi : Crête 01/04/2011 Lat. 35.54° Long. 26.63° Profondeur 60 km M = 6
On utilisera les enregistrements des stations de Perpignan, de Corte, de Beyrouth et d’Istanbul.

1. Affichage des données

Aller sur http://edumed.unice.fr/data-center/seismo/, et prendre Données sismiques/Sismogrammes sélectionnés par le réseau.

Lancer SeisGram2k

Afficher la composante Z reçue par les stations de Beyrouth (VLIB), Istanbul (LFIT), Perpignan (PERF) et Corte (CORT).

Synchroniser 

Verrouiller les enregistrements

Sismogrammes synchronisés et vérouillés

2. Analyse des traces

 Afin de visualiser la position des stations par rapport à l’épicentre, on se rend dans Educarte

• Pointer les ondes P et noter les temps de parcours Tp – T0.
• Vérifier la précision de votre pointage grâce à Affichage/Mode expert/Afficher les phases théoriques des Ondes P.
  
• Grâce au module « Infos rais », calculer la vitesse des ondes P.

- Comment expliquez-vous les variations observées concernant la vitesse des ondes P ?

Hypothèses attendues :
1. Elles ont rencontré des zones de densité différentes car elles sont allées de plus en plus profond.
2. Elles ont rencontré des roches différentes : la vitesse des ondes dépend des roches traversées.

Seconde partie : Les ondes sismiques permettent d’observer l’intérieur du globe

1. Test hypothèse 1 :

Décrire vos observations et conclure quant à la validité de votre hypothèse.
Ils regardent la profondeur maxi atteinte par les ondes avec info rais. La vitesse varie bien avec la profondeur sauf pour VLIB et LFIT Ce phénomène n’explique pas la différence de vitesse observée entre VLIB et LFIT où les profondeurs sont presque identiques.

2. Test hypothèse 2 :

a. Mesure de la vitesse des ondes P dans différentes roches et matériaux

Activité utilisant le logiciel Audacity.

Matériaux utilisés : poutres de calcaire, granite, basalte, fer…

b. Mesure de la densité des matériaux traversés
Matériel : balance, éprouvette graduée, échantillon de roches

Relation entre la densité des roches et la vitesse des ondes P

- Traduire par une phrase la relation entre la vitesse des ondes P et la densité de la roche.

La vitesse des ondes augmente en fonction de la densité des matériaux qu’elles traversent.

c. Quels sont les apports de l’étude des ondes sismiques concernant la nature des roches traversées entre le foyer et chacune des stations ?

Entre crête et Istanbul/Beyrouth : profondeurs atteintes voisines – vitesses différentes : matériaux de nature différentes.
Entre Crête et Corte/Perpignan : profondeurs atteintes différentes : nature des roches traversées différentes par rapport au cas précédent et densité croissante avec la profondeur.
L’étude des ondes sismiques permet de connaître la structure superficielle du globe.

Données concernant le séisme de Crête du 01/04/2011 de M = 6 - Profondeur : 60 km

Exercice d’application

Faire apparaître avec des couleurs différentes les deux types de croûtes et le manteau. Indiquer en légende leur composition.

A partir du profil de sismique réflexion du Golfe du Lion, on met en évidence la croûte continentale de composition granitique, la croûte océanique de composition basaltique et le manteau composé de péridotites.

Carte géologique du golfe du Lion (Michel Séranne)

Profil sismique réflexion et vitesse des ondes P au niveau du golfe du Lion selon AB (Michel Séranne).

Résultats attendus