QCM : Structure et dynamique interne de la Terre — 30 questions

Explication

Une roche est définie par l’association de plusieurs minéraux. Un cristal, lui, correspond à une organisation ordonnée d’atomes et ne désigne pas nécessairement une roche entière.

Explication

Un minéral est une espèce chimique solide et non organique constituée d’un assemblage d’atomes, souvent organisé en cristaux. Une roche magmatique désigne plutôt un assemblage formé par le refroidissement d’un magma.

Explication

Un cristal possède une organisation régulière et répétitive des atomes selon un motif ou une maille élémentaire. Un assemblage de minéraux décrit une roche, et non la structure interne d’un cristal.

Explication

Les silicates constituent environ 97 % des roches de la croûte terrestre et leur squelette est le tétraèdre de silicium et d’oxygènes $SiO_4$. Le carbonate de calcium $CaCO_3$ caractérise plutôt le calcaire.

Explication

L’étude d’une roche porte notamment sur sa couleur, sa cohérence, sa structure, ses minéraux et ses particularités observables au microscope. La couleur renseigne sur l’aspect, tandis que la cohérence concerne la façon dont les minéraux sont soudés.

Explication

Une roche cohérente ne s’effrite pas parce que ses minéraux sont soudés, tandis qu’une roche friable s’effrite facilement et qu’une roche meuble laisse couler ses minéraux entre les doigts. Ces termes décrivent donc le degré de liaison entre les constituants.

Explication

La présence de phénocristaux, de microlites et de verre correspond à une structure microlitique. Une structure grenue indique au contraire que la roche est entièrement cristallisée.

Explication

Une roche sédimentaire provient du dépôt de sédiments en milieu aqueux, comme des fragments de roches, des coquilles ou des précipités. Le refroidissement d’un magma produit une roche magmatique, tandis que les transformations à l’état solide caractérisent le métamorphisme.

Explication

Les roches magmatiques proviennent du refroidissement d’un magma ; elles sont plutoniques lorsque ce refroidissement est lent en profondeur et volcaniques lorsqu’il est rapide en surface. Les dépôts aqueux relèvent de la formation des roches sédimentaires.

Explication

Une roche métamorphique résulte de transformations à l’état solide provoquées par des changements de pression et/ou de température. Elle ne provient donc ni d’un dépôt sédimentaire ni du refroidissement direct d’un magma.

Explication

Le granite se forme en profondeur et présente une texture grenue, alors que le basalte se forme en surface avec une texture microlitique. La confusion inverse les conditions de formation et les textures respectives des deux roches.

Explication

Le basalte contient des phénocristaux de pyroxène, d’olivine et de plagioclase, ainsi que des microlites et du verre. Une roche entièrement cristallisée à texture grenue correspond plutôt au gabbro.

Explication

Le gabbro est une roche plutonique grenue située en profondeur sous le basalte et composée des mêmes minéraux, mais entièrement cristallisés et jointifs. Sa position et sa texture le distinguent donc du basalte volcanique.

Explication

La péridotite est la roche grenue du manteau et contient principalement de l’olivine et du pyroxène, avec une densité moyenne proche de 3,2. Le granite appartient à la croûte et sa densité moyenne est plus faible, autour de 2,7.

Explication

La répartition des altitudes est bimodale : les fonds océaniques se trouvent majoritairement entre -6 000 et -3 000 mètres, alors que les continents se concentrent entre 0 et +1 000 mètres. L’inversion de ces domaines constitue la confusion principale.

Explication

Les domaines géographiques ne correspondent pas parfaitement aux types de croûte, car une portion de la croûte continentale peut être immergée sous le niveau marin. Le niveau marin ne suffit donc pas à identifier la nature de la croûte.

Explication

Un séisme se produit lorsque des roches contraintes se rompent et libèrent brutalement l’énergie accumulée. La cristallisation, l’altération et la sédimentation sont d’autres processus géologiques qui ne définissent pas directement l’origine d’un séisme.

Explication

Les ondes P arrivent en premier, les ondes S en second, et les ondes de surface se propagent près de la surface où elles provoquent les dégâts principaux. Les ondes P et S traversent le volume terrestre, contrairement aux ondes de surface.

Explication

La discontinuité de Gutenberg se situe vers 2 900 kilomètres de profondeur et marque la limite entre le manteau et le noyau externe. La limite entre les noyaux externe et interne correspond à la discontinuité de Lehmann.

Explication

La discontinuité de Lehmann sépare le noyau externe liquide du noyau interne solide à environ 5 100 kilomètres de profondeur. La limite manteau-noyau externe est associée à Gutenberg, tandis que la limite croûte-manteau est le Moho.

Explication

La zone d’ombre s’étend approximativement de 104° à 142°, car les changements de milieu réfractent les ondes et empêchent l’arrivée d’ondes directes. Elle ne signifie pas que les ondes sont détruites, puisqu’elles réapparaissent au-delà de cette bande.

Explication

La réfraction entraîne une modification de la vitesse et une déviation de la trajectoire lors du passage entre deux milieux. Le changement de milieu ne supprime pas nécessairement l’onde et ne rend pas sa trajectoire indépendante des propriétés traversées.

Explication

Le PREM est un modèle de structure interne construit à partir des trajets et des vitesses des ondes sismiques. Les forages ne permettent pas d’observer directement l’ensemble de la Terre profonde, et les deux autres méthodes ne définissent pas ce modèle.

Explication

Les ondes S ne se propagent pas dans un milieu liquide, et leur absence au-delà de la discontinuité de Gutenberg indique que le noyau externe est liquide. Les ondes P, elles, peuvent traverser ce noyau, ce qui invalide l’idée qu’elles seraient toutes arrêtées.

Explication

La lithosphère comprend la croûte et la partie rigide du manteau supérieur, au-dessus de la limite thermique d’environ 1 300 °C. La ductilité et la zone de faible vitesse caractérisent plutôt l’asthénosphère, tandis que les autres descriptions concernent des milieux ou des profondeurs inadéquats.

Explication

L’asthénosphère regroupe des roches ductiles de la zone de faible vitesse et du reste du manteau supérieur jusqu’à environ 700 km. La rigidité et la fragilité appartiennent à la lithosphère, tandis que les deux autres propositions attribuent à tort un état ou une évolution qui ne définissent pas l’asthénosphère.

Explication

La vitesse est le rapport entre la distance parcourue et la durée nécessaire, soit $v = \frac{\Delta d}{\Delta t}$. Inverser ce rapport donne une durée par unité de distance, et non une vitesse.

Explication

En appliquant $v = \frac{\Delta d}{\Delta t}$, on obtient $\frac{30 \times 10^{-2}}{4 \times 10^{-4}} = 7,5 \times 10^3$ m·s⁻¹. Les autres résultats proviennent d’une mauvaise opération ou d’une mauvaise gestion des puissances de dix.

Explication

La LVZ se caractérise par une baisse des vitesses sismiques sous les continents comme sous les océans, à des profondeurs supérieures à 100 km, sur environ 200 km d’épaisseur. La hausse des vitesses avec la profondeur correspond à la tendance générale, mais elle n’exprime pas l’anomalie propre à la LVZ.

Explication

Dans la LVZ, la forte pression empêche la péridotite de fondre, tandis que la température élevée lui confère un comportement ductile. Une température élevée n’implique donc pas ici une fusion complète de la roche.