QCM : Structure interne de la Terre — 20 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelles épaisseurs caractérisent respectivement la croûte continentale et la croûte océanique ?

Environ 30 à 60 km et 5 à 10 km
Environ 5 à 10 km et 30 à 60 km
Environ 60 à 100 km et 10 à 20 km
Environ 10 à 30 km et 60 à 90 km

Environ 30 à 60 km et 5 à 10 km

Explication

La croûte continentale mesure environ 30 à 60 km d’épaisseur, tandis que la croûte océanique mesure environ 5 à 10 km. Inverser ces valeurs confond les deux types de croûte.

2. Quelle enveloppe terrestre regroupe la croûte et une partie du manteau supérieur tout en étant rigide ?

L’asthénosphère
Le noyau externe
La lithosphère
Le manteau inférieur

La lithosphère

Explication

La lithosphère associe la croûte à une partie du manteau supérieur et forme une enveloppe rigide. L’asthénosphère appartient aussi au manteau supérieur, mais elle est solide et ductile.

3. Quelle propriété décrit correctement l’asthénosphère ?

Elle est solide mais ductile
Elle est rigide et entièrement cassante
Elle est liquide et très compressible
Elle est gazeuse et fortement expansible

Elle est solide mais ductile

Explication

L’asthénosphère est constituée d’une partie du manteau supérieur qui reste solide tout en pouvant se déformer de manière ductile. La rigidité caractérise plutôt la lithosphère.

4. Quelle organisation correspond à la structure du manteau et du noyau terrestres ?

Le manteau est gazeux, le noyau externe liquide et le noyau interne gazeux
Le manteau est liquide, le noyau externe solide et le noyau interne liquide
Le manteau est solide, le noyau externe liquide et le noyau interne solide
Le manteau est solide, le noyau externe gazeux et le noyau interne liquide

Le manteau est solide, le noyau externe liquide et le noyau interne solide

Explication

Le manteau possède une partie supérieure et une partie inférieure solides, tandis que le noyau externe est liquide et le noyau interne solide et rigide. Les autres organisations attribuent des états physiques incompatibles avec cette structure.

5. Une augmentation de profondeur de 2 km correspond approximativement à quelle hausse de température selon le gradient géothermique ?

Environ 30 °C
Environ 15 °C
Environ 60 °C
Environ 90 °C

Environ 60 °C

Explication

Le gradient géothermique est d’environ 30 °C par kilomètre, donc 2 km correspondent à une hausse d’environ 60 °C. Une hausse de 30 °C correspondrait à 1 km de profondeur.

6. Que décrit le géotherme ?

La limite de fusion complète d’une roche
L’évolution de la température avec la profondeur
La vitesse de propagation des ondes sismiques
La variation de pression selon la composition minérale

L’évolution de la température avec la profondeur

Explication

Le géotherme représente l’évolution de la température en fonction de la profondeur. Le solidus, et non le géotherme, correspond à une limite liée au changement d’état d’une roche.

7. Que marque le solidus pour une roche soumise à une augmentation de température ?

La fin du passage vers un état entièrement liquide
La température où la roche devient immédiatement gazeuse
Le retour d’un liquide vers un solide parfaitement rigide
Le début du passage de l’état solide à un état solide-liquide

Le début du passage de l’état solide à un état solide-liquide

Explication

Le solidus correspond à la limite au-delà de laquelle une roche commence à fondre et devient partiellement liquide. Le liquidus désigne plutôt la limite du passage complet à l’état liquide.

8. Quelle distinction entre les ondes P et les ondes S est correcte ?

Les ondes P sont de surface, tandis que les ondes S sont exclusivement profondes
Les ondes P sont compressives, tandis que les ondes S sont liées au cisaillement
Les ondes P sont lentes, tandis que les ondes S sont plus rapides
Les ondes P sont liquides, tandis que les ondes S sont exclusivement solides

Les ondes P sont compressives, tandis que les ondes S sont liées au cisaillement

Explication

Les ondes P sont des ondes de pression, avec un déplacement parallèle à la propagation, tandis que les ondes S sont des ondes de cisaillement. Les ondes S nécessitent donc un milieu capable de résister au cisaillement, contrairement aux ondes P qui peuvent traverser les liquides.

9. Dans le sous-sol, quelles vitesses approximatives caractérisent respectivement les ondes P et les ondes S ?

Environ 1 à 2 km/s et 10 à 12 km/s
Environ 10 à 12 km/s et 1 à 2 km/s
Environ 6 à 8 km/s et 4 à 5 km/s
Environ 4 à 5 km/s et 6 à 8 km/s

Environ 6 à 8 km/s et 4 à 5 km/s

Explication

Les ondes P se déplacent à environ 6 à 8 km/s, alors que les ondes S atteignent environ 4 à 5 km/s. Les ondes S sont donc généralement plus lentes que les ondes P.

10. Dans quelle zone les ondes sismiques sont-elles créées lors de la rupture d’une faille ?

À l’hypocentre, situé en profondeur
À l’épicentre, situé à la surface
Dans les ondes de surface, après leur propagation
Dans le noyau externe, au contact du manteau

À l’hypocentre, situé en profondeur

Explication

L’hypocentre est la zone souterraine de rupture située dans la faille, où les ondes sismiques prennent naissance. L’épicentre correspond à la projection de cette zone à la surface.

11. Comment définit-on l’épicentre d’un séisme ?

Comme la limite entre la croûte et le manteau
Comme la zone profonde où la rupture commence
Comme la projection de l’hypocentre à la surface terrestre
Comme la région où les ondes S deviennent liquides

Comme la projection de l’hypocentre à la surface terrestre

Explication

L’épicentre est le point ou la zone de surface correspondant à la projection de l’hypocentre. La zone de rupture en profondeur est appelée l’hypocentre.

12. Une onde passe d’un milieu où sa vitesse vaut V1V_1 à un milieu où sa vitesse vaut V2V_2. Quelle relation décrit la réfraction selon Snell-Descartes, avec α\alpha et β\beta désignant les angles d’incidence et de réfraction ?

sin⁡(α)V1=sin⁡(β)V2\frac{\sin(\alpha)}{V_1}=\frac{\sin(\beta)}{V_2}
V1sin⁡(α)=V2sin⁡(β)\frac{V_1}{\sin(\alpha)}=\frac{V_2}{\sin(\beta)}
sin⁡(α)V2=sin⁡(β)V1\frac{\sin(\alpha)}{V_2}=\frac{\sin(\beta)}{V_1}
sin⁡(α)V1=sin⁡(β)V2\sin(\alpha) V_1=\sin(\beta) V_2

$$\frac{\sin(\alpha)}{V_1}=\frac{\sin(\beta)}{V_2}$$

Explication

La loi de Snell-Descartes relie les angles aux vitesses par le rapport sin⁡(α)V1=sin⁡(β)V2\frac{\sin(\alpha)}{V_1}=\frac{\sin(\beta)}{V_2}. Les autres relations inversent ou modifient les rapports entre les angles et les vitesses.

13. Lorsqu’une onde sismique rencontre un second milieu, quelle distinction décrit correctement les phénomènes de réflexion et de réfraction ?

L’onde réfléchie reste dans le premier milieu, tandis que l’onde réfractée pénètre dans le second.
L’onde réfléchie pénètre dans le second milieu, tandis que l’onde réfractée revient dans le premier.
Les deux ondes pénètrent dans le second milieu en conservant la même direction.
Les deux ondes restent dans le premier milieu, mais leurs amplitudes changent.

L’onde réfléchie reste dans le premier milieu, tandis que l’onde réfractée pénètre dans le second.

Explication

La réflexion renvoie une partie de l’onde dans le milieu initial, alors que la réfraction correspond à son passage dans le milieu suivant avec changement de direction. Confondre ces deux trajectoires revient à inverser leur définition physique.

14. Comment détermine-t-on la position d’un épicentre à partir des enregistrements de trois sismographes ?

On relie directement les trois sismographes, puis leur centre désigne l’épicentre.
On mesure une seule distance et on reporte le point obtenu sur la station la plus proche.
On trace trois cercles centrés sur les sismographes, dont la convergence indique l’épicentre.
On trace trois droites parallèles aux fronts d’onde, puis leur intersection donne l’épicentre.

On trace trois cercles centrés sur les sismographes, dont la convergence indique l’épicentre.

Explication

Chaque sismographe fournit une distance à l’épicentre, représentée par un cercle centré sur la station; les trois cercles convergent au même point. Le centre géométrique des stations ne tient pas compte de ces distances mesurées.

15. Quelle comparaison d’énergie libérée est correcte entre un séisme de magnitude 6 et un séisme de magnitude 5 selon l’échelle de Richter ?

Le séisme de magnitude 6 libère 30 fois plus d’énergie.
Les deux séismes libèrent une énergie comparable.
Le séisme de magnitude 5 libère 30 fois plus d’énergie.
Le séisme de magnitude 6 libère 6 fois plus d’énergie.

Le séisme de magnitude 6 libère 30 fois plus d’énergie.

Explication

L’échelle de Richter est logarithmique et, entre les magnitudes 5 et 6, l’énergie libérée est multipliée par 30. La différence numérique d’une unité ne signifie donc pas une multiplication de l’énergie par 6.

16. Quelle structure située vers 2900 km de profondeur provoque une zone d’ombre sismique par déviation et ralentissement des ondes ?

La limite entre la croûte et le manteau inférieur
La limite entre le noyau externe et le noyau interne
La base du manteau supérieur solide
Le sommet du noyau externe liquide

Le sommet du noyau externe liquide

Explication

La limite vers 2900 km correspond au sommet du noyau externe liquide, qui dévie et ralentit les ondes sismiques. La limite située vers 5100 km sépare, elle, le noyau externe du noyau interne.

17. Que désigne une zone d’ombre sismique à la surface de la Terre ?

Une région située uniquement au-dessus du noyau interne solide
Une région où aucune onde sismique directe n’est reçue
Une région où les ondes directes changent seulement d’amplitude
Une région où toutes les ondes sismiques sont amplifiées

Une région où aucune onde sismique directe n’est reçue

Explication

Une zone d’ombre est une région de la surface terrestre dépourvue de réception d’ondes sismiques directes. Des ondes peuvent toutefois réapparaître après des déviations liées aux structures internes, ce qui ne supprime pas la définition de la zone d’ombre.

18. Quelle observation permet de déduire la présence d’un noyau interne solide ?

L’absence complète d’ondes sismiques dans toutes les régions de la surface terrestre.
La déviation des ondes permet à certaines d’entre elles d’atteindre la zone d’ombre.
La réception directe des ondes S dans la croûte après leur passage dans le manteau.
L’accélération uniforme des ondes lorsqu’elles traversent le noyau externe liquide.

La déviation des ondes permet à certaines d’entre elles d’atteindre la zone d’ombre.

Explication

La déviation des ondes par le noyau interne permet à certaines d’atteindre des régions autrement situées dans la zone d’ombre, ce qui révèle un noyau interne solide. L’absence générale d’ondes ou leur accélération uniforme ne fournit pas cette déduction.

19. Quel élément représente la plus grande part de la masse totale de la Terre, avec environ 45 % ?

La silice
Le fer
L’oxygène
Le magnésium

L’oxygène

Explication

L’oxygène constitue environ 45 % de la masse totale de la Terre, devant la silice, l’aluminium, le fer et le magnésium. Le fer et le magnésium sont importants dans certaines enveloppes, mais ils ne dépassent pas l’oxygène à l’échelle de la planète.

20. Lors du refroidissement d’un magma, quelle évolution distingue les éléments compatibles des éléments incompatibles ?

Les éléments compatibles intègrent d’abord les cristaux, tandis que les éléments incompatibles restent davantage dans le liquide.
Les deux catégories intègrent les cristaux au même moment, selon leur abondance initiale.
Les éléments compatibles se concentrent dans l’atmosphère, tandis que les incompatibles gagnent le noyau.
Les éléments compatibles restent dans le liquide, tandis que les éléments incompatibles intègrent d’abord les cristaux.

Les éléments compatibles intègrent d’abord les cristaux, tandis que les éléments incompatibles restent davantage dans le liquide.

Explication

Les éléments compatibles, notamment le Mg, le Fe et le Ca, entrent préférentiellement dans les réseaux cristallins lors du refroidissement. Les éléments incompatibles comme le K et le Na restent davantage dans la phase liquide; les inverser constitue la confusion principale.

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Quelle est l'épaisseur de la croûte continentale terrestre ?

Elle est de 30 à 60 km.

Quelle est l'épaisseur de la croûte océanique terrestre ?

Elle est de 5 à 10 km.

Qu'est-ce que la lithosphère ?

Une enveloppe rigide regroupant la croûte et une partie du manteau supérieur.

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