Fiche de révision : Sismologie et croûtes terrestres

📋 Plan du Cours

1. Modéliser la vitesse des ondes sismiques
2. Construire et interpréter les hodochrones
3. Réflexion et réfraction sismiques
4. Comparer les croûtes par sismologie
5. Composition des croûtes terrestres
6. Distribution des altitudes terrestres
7. Ondes sismiques et sismogrammes
8. Roches et textures géologiques

📖 1. Modéliser la vitesse des ondes sismiques

★ À maîtriser

• Le PREM (Preliminary Reference Earth Model) est un modèle de vitesse de propagation des ondes P et S depuis la surface jusqu’au centre de la Terre. - Dziewerski et Anderson, 1881

• Un profil hypothétique de vitesse des ondes est évalué en confrontant l’hodochrone théorique calculé à l’hodochrone observé, établi à partir des temps de propagation mesurés sur des sismogrammes.

Compléments

📌 Les photographies sont obtenues par des mesures réelles, tandis que les profils de vitesse sont des modèles.

📖 2. Construire et interpréter les hodochrones

🔑 Notions clés & Définitions

• Hodochrone : Représentation du temps de propagation des ondes en fonction de la distance épicentrale.

📝 Points essentiels

• À partir des sismogrammes d’un même séisme enregistrés par différentes stations, une base de données sismologiques et un logiciel de traitement permettent de construire les hodochrones des ondes P et S.

📖 3. Réflexion et réfraction sismiques

📝 Points essentiels

• À une discontinuité séparant deux milieux aux propriétés différentes, la vitesse et la trajectoire d’une onde sismique sont modifiées.

📌 À une discontinuité, l’onde réfléchie reste dans le milieu d’origine, tandis que l’onde réfractée traverse le nouveau milieu.

📖 4. Comparer les croûtes par sismologie

★ À maîtriser

• Les ondes se propageant dans la croûte océanique arrivent plus vite que celles se propageant dans la croûte continentale, selon les observations décrites.

• La vitesse des ondes sismiques augmente avec la densité des roches traversées et diminue lorsque leur température augmente.

• La mesure des vitesses sismiques, comparée aux données expérimentales sur les roches, permet de déduire la composition des couches traversées et de comparer les croûtes continentale et océanique.

Compléments

• À 10 km de profondeur, la vitesse des ondes P augmente du nord-ouest au sud-est de 6,1 à 6,8 km/s.

• Au large de la côte méditerranéenne, la vitesse des ondes P à 10 km de profondeur passe de 6,2 à 6,8 km/s.

• Les vitesses mesurées aux stations ELIF et ASAC sont respectivement de 5,9 km/s et 6,9 km/s.

💡 Astuce mémo

Roches plus denses → vitesses sismiques plus élevées.

📖 5. Composition des croûtes terrestres

★ À maîtriser

• La croûte continentale est principalement composée de granite, a une épaisseur moyenne de 30 km et une densité de 2,65.

• La croûte océanique, d’environ 7 km d’épaisseur, est principalement composée de basalte et de gabbro.

• Le basalte et le gabbro ont des densités comprises entre 2,9 et 3,1, supérieures à celle du granite, égale à 2,65.

Compléments

• Le basalte est une roche volcanique à texture microlitique, tandis que le gabbro est une roche plutonique à texture grenue.

• La péridotite, de densité 3,3 dans le tableau comparatif, est une roche caractéristique du manteau et non une roche superficielle.

💡 Astuce mémo

Granite continental épais ; basalte et gabbro océaniques plus denses et moins épais.

📖 6. Distribution des altitudes terrestres

★ À maîtriser

• La courbe mesurée de distribution des altitudes terrestres est bimodale, avec deux maxima situés vers +300 m et −4 800 m par rapport au niveau marin.

📌 La distribution bimodale des altitudes mesurées contraste avec le modèle théorique d’une croûte terrestre unique aux reliefs aléatoires.

Compléments

• La bimodalité des altitudes met en évidence un contraste entre le domaine continental et le domaine océanique.

💡 Astuce mémo

Deux bosses de la courbe, l’une vers +300 m, l’autre vers −4 800 m.

📖 7. Ondes sismiques et sismogrammes

🔑 Notions clés & Définitions

• Séisme : Un séisme survient lorsque des roches superficielles soumises à des contraintes atteignent un seuil de rupture au niveau d’une faille et libèrent brutalement l’énergie accumulée.
• Sismogramme : Représentation graphique du mouvement du sol après l’arrivée des trains d’ondes sismiques propagés depuis le foyer.

📝 Points essentiels

• L’énergie libérée au foyer d’un séisme se propage dans toutes les directions sous forme d’ondes de volume P et S et d’ondes de surface L.

• Les ondes P et S se propagent en profondeur depuis le foyer et leurs propriétés physiques permettent aux géologues d’étudier la structure et la composition de la Terre.

📌 Les ondes S ne traversent pas les milieux liquides.

📖 8. Roches et textures géologiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Roche sédimentaire : Provient de l’accumulation de sédiments d’origine détritique ou biologique, souvent déposés en couches appelées strates, et peut contenir des fossiles.
• Roche magmatique : Se forme à partir d’un magma.
• Roche métamorphique : Résulte de la transformation à l’état solide d’une autre roche sous l’effet de variations de pression et/ou de température.

★ À maîtriser

📌 Une roche volcanique se forme par refroidissement du magma en surface, tandis qu’une roche plutonique se forme par refroidissement du magma en profondeur.

📌 Une texture grenue est entièrement cristallisée et présente des minéraux visibles à l’œil nu, tandis qu’une texture microlitique comporte des microlites dans une pâte amorphe.

Compléments

• Les catégories de roches citées sont :
  • les roches sédimentaires
  • les roches magmatiques volcaniques
  • les roches magmatiques plutoniques
  • les roches métamorphiques
  • les roches mantelliques

💡 Astuce mémo

Texture grenue : cristaux visibles ; texture microlitique : microlites dans une pâte amorphe.

📊 Tableaux de synthèse

Croûtes continentale et océanique