QCM : Chaleur et structure du Globe — 15 questions

Questions et réponses du QCM

1. Que mesure le gradient géothermique ?

La pression exercée par les roches en profondeur
La température atteinte à une profondeur donnée
La quantité de chaleur libérée par unité de temps
La variation de la température avec la profondeur

La variation de la température avec la profondeur

Explication

Le gradient géothermique décrit la variation de la température en fonction de la profondeur et s’exprime en °C·km⁻¹. Il ne correspond pas à une valeur de température mesurée à une profondeur précise.

2. Quel est le gradient géothermique calculé entre 10 °C et 185 °C sur 5,6 km ?

Environ 175 °C·km⁻¹
Environ 34,25 °C·km⁻¹
Environ 190,6 °C·km⁻¹
Environ 31,18 °C·km⁻¹

Environ 34,25 °C·km⁻¹

Explication

Le calcul donne g=185−105,6=34,25 °C⋅km−1g = \frac{185 - 10}{5,6} = 34,25\ \text{°C·km}^{-1}. La différence de température, soit 175 °C, doit être divisée par la profondeur de 5,6 km.

3. Quelle température obtient-on à 3 km de profondeur avec un gradient géothermique de 30 °C·km⁻¹, en utilisant la relation donnée ?

33 °C
90 °C
10 °C
27 °C

90 °C

Explication

La relation T=g×dT = g \times d donne ici T=30×3=90 °CT = 30 \times 3 = 90\ \text{°C}. Le gradient représente une variation par unité de profondeur, tandis que la multiplication par la profondeur permet d’obtenir la température calculée.

4. Quelle relation relie les grandeurs utilisées pour décrire le géotherme ?

gT=pP\frac{g}{T} = \frac{p}{P}
gp=TP\frac{g}{p} = \frac{T}{P}
g×p=T+Pg \times p = T + P
g+p=TPg + p = \frac{T}{P}

$$\frac{g}{p} = \frac{T}{P}$$

Explication

La relation donnée entre ces grandeurs est gp=TP\frac{g}{p} = \frac{T}{P}. Les autres expressions modifient la structure des rapports et ne correspondent pas à la relation étudiée.

5. Quel phénomène correspond à une conduction thermique ?

Un transfert de matière sans échange de chaleur
Un transfert de chaleur accompagné d’un mouvement de matière
Une production de chaleur causée par une réaction chimique
Un transfert de chaleur sans déplacement de matière

Un transfert de chaleur sans déplacement de matière

Explication

La conduction thermique transfère la chaleur sans déplacement global de matière. Un mouvement de matière caractérise plutôt la convection thermique.

6. Quelle situation illustre une convection thermique ?

La chaleur transmise dans une matière immobile
La chaleur échangée entre deux surfaces sans circulation
La chaleur transportée par le mouvement d’une matière
La chaleur produite par une compression mécanique

La chaleur transportée par le mouvement d’une matière

Explication

La convection thermique implique des mouvements de matière qui transportent la chaleur. Une transmission dans une matière immobile relève de la conduction et non de la convection.

7. Comment l’énergie sismique est-elle produite lors d’un séisme ?

Les contraintes accumulent l’énergie, puis la rupture la libère brutalement au foyer
Les ondes accumulent l’énergie, puis les roches superficielles la transforment en chaleur
La rupture accumule l’énergie, puis les contraintes la dispersent progressivement au foyer
Le foyer absorbe l’énergie, puis les contraintes la transmettent lentement aux roches profondes

Les contraintes accumulent l’énergie, puis la rupture la libère brutalement au foyer

Explication

Les contraintes appliquées aux roches superficielles emmagasinent l’énergie avant que la rupture ne la libère brutalement au foyer. L’idée selon laquelle la rupture accumulerait l’énergie inverse l’ordre réel des étapes.

8. Que suggère une absence de propagation des ondes sismiques dans une région terrestre ?

Une réflexion des ondes dans un milieu homogène et parfaitement élastique
Une augmentation brutale de la vitesse dans des roches très rigides
La présence possible d’un milieu moins dense, plus visqueux ou liquide
La présence certaine d’un milieu solide, dense et fortement comprimé

La présence possible d’un milieu moins dense, plus visqueux ou liquide

Explication

Une absence de propagation peut révéler un milieu moins dense, plus visqueux ou liquide. Elle ne permet donc pas de conclure à la présence d’un milieu solide et très dense.

9. Quelle caractéristique définit une discontinuité géophysique ?

Une région homogène où les ondes se propagent avec une vitesse constante
Une surface où les ondes sont réfléchies ou réfractées et où leur vitesse change brutalement
Une couche où les ondes disparaissent progressivement sous l’effet de la chaleur
Une zone où les ondes ralentissent légèrement sans modification nette de leur vitesse

Une surface où les ondes sont réfléchies ou réfractées et où leur vitesse change brutalement

Explication

Une discontinuité est une surface de contact entre deux milieux qui provoque réflexion ou réfraction et modification brutale de la vitesse. La LVZ correspond plutôt à un ralentissement léger sans véritable saut de vitesse.

10. Quelle limite interne de la Terre sépare la croûte du manteau ?

La LVZ, située entre 120 et 220 km dans le manteau supérieur
La discontinuité de Lehmann, située à 5 100 km entre les deux parties du noyau
La discontinuité de Gutenberg, située à 2 900 km entre le manteau et le noyau
Le Moho, situé à moins de 10 km sous les océans et près de 90 km sous les hauts reliefs

Le Moho, situé à moins de 10 km sous les océans et près de 90 km sous les hauts reliefs

Explication

Le Moho constitue la limite entre la croûte et le manteau, avec une profondeur variable selon le relief. Gutenberg sépare quant à elle le manteau du noyau et se trouve bien plus profondément.

11. À quelle profondeur et entre quelles enveloppes se situe la discontinuité de Gutenberg ?

Entre 120 et 220 km, entre la lithosphère et l’asthénosphère
À 2 900 km, entre le manteau et le noyau aux propriétés liquides
À près de 90 km, entre la croûte continentale et le manteau supérieur
À 5 100 km, entre le noyau interne solide et le noyau liquide

À 2 900 km, entre le manteau et le noyau aux propriétés liquides

Explication

La discontinuité de Gutenberg se situe vers 2 900 km de profondeur et marque la limite entre le manteau et le noyau liquide. La profondeur de 5 100 km correspond à la discontinuité de Lehmann.

12. Que sépare la discontinuité de Lehmann vers 5 100 km de profondeur ?

Le manteau et le noyau aux propriétés liquides vers 2 900 km
La croûte terrestre et le manteau sous les régions continentales élevées
La lithosphère rigide et l’asthénosphère ductile du manteau supérieur
Le noyau interne solide et la partie du noyau aux propriétés liquides

Le noyau interne solide et la partie du noyau aux propriétés liquides

Explication

La discontinuité de Lehmann, située vers 5 100 km, sépare le noyau interne solide de la partie du noyau aux propriétés liquides. La limite entre le manteau et le noyau liquide est la discontinuité de Gutenberg.

13. Comment reconnaît-on la LVZ dans le manteau supérieur ?

Les ondes y ralentissent légèrement entre 120 et 220 km sans véritable saut de vitesse
Les ondes y changent de direction à 2 900 km lors du passage vers le noyau
Les ondes cessent d’y progresser à cause d’une couche entièrement liquide
Les ondes y accélèrent brutalement à la limite entre la croûte et le manteau

Les ondes y ralentissent légèrement entre 120 et 220 km sans véritable saut de vitesse

Explication

La LVZ se situe entre 120 et 220 km de profondeur et se caractérise par un léger ralentissement des ondes sans véritable discontinuité. Un changement brutal de vitesse correspondrait plutôt à une discontinuité géophysique.

14. Quelle description correspond à la lithosphère ?

Une région comprise entre 120 et 220 km où les ondes ralentissent légèrement
Une enveloppe superficielle rigide réunissant la croûte et le manteau supérieur
Une zone profonde et ductile du manteau située sous une enveloppe rigide
Une couche liquide du noyau qui ralentit fortement les ondes sismiques

Une enveloppe superficielle rigide réunissant la croûte et le manteau supérieur

Explication

La lithosphère est l’enveloppe superficielle rigide formée par la croûte et le manteau supérieur, avec une épaisseur moyenne d’environ une centaine de kilomètres. La zone ductile située sous elle est l’asthénosphère.

15. Quelle propriété caractérise l’asthénosphère ?

Elle forme une enveloppe superficielle rigide composée de la croûte et du manteau supérieur
Elle correspond à une zone du manteau située sous la lithosphère où les roches sont ductiles
Elle désigne une surface où la vitesse des ondes change brutalement par réflexion
Elle constitue la limite entre le manteau et le noyau aux propriétés liquides

Elle correspond à une zone du manteau située sous la lithosphère où les roches sont ductiles

Explication

L’asthénosphère est une zone du manteau située sous la lithosphère, et ses roches ont un comportement ductile. La lithosphère, en revanche, est l’enveloppe superficielle rigide.

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Qu'est-ce que le gradient géothermique ?

La variation de la température selon la profondeur en °C·km⁻¹.

Comment calcule-t-on le gradient géothermique entre 10 °C et 185 °C sur 5,6 km ?

g=185−105,6=34,25 °C⋅km−1g = \frac{185 - 10}{5,6} = 34,25\ \text{°C·km}^{-1}.

Quelle formule relie la température à la profondeur et au gradient géothermique ?

T=g×dT = g \times d où g est le gradient et d la profondeur.

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