QCM : Structure interne du globe terrestre (20 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle interprétation de la discontinuité de Lehmann relie sa profondeur, les milieux séparés et le comportement des ondes P ?

Vers 2900 km, elle sépare le noyau externe liquide du noyau interne riche en fer, et l’accélération des ondes P indique un noyau interne solide.
Vers 5150 km, elle sépare le manteau du noyau externe liquide, et l’accélération des ondes P indique un noyau externe solide.
Vers 5150 km, elle sépare le noyau externe liquide du noyau interne riche en fer, et le ralentissement des ondes P indique un noyau interne solide.
Vers 5150 km, elle sépare le noyau externe liquide du noyau interne riche en fer, et l’accélération des ondes P indique un noyau interne solide.

Vers 5150 km, elle sépare le noyau externe liquide du noyau interne riche en fer, et l’accélération des ondes P indique un noyau interne solide.

Explication

La discontinuité de Lehmann se situe vers 5150 km, entre le noyau externe liquide et le noyau interne également riche en fer ; l’accélération des ondes P confirme que le noyau interne est solide. La limite située vers 2900 km entre manteau et noyau externe est celle de Gutenberg.

2. Quelle caractéristique décrit la répartition des altitudes terrestres et les altitudes moyennes des continents et des fonds océaniques ?

Elle est unimodale, avec une moyenne de 840 m pour les continents et de −3800 m pour les fonds océaniques.
Elle est bimodale, avec une moyenne de 840 m pour les continents et de −3800 m pour les fonds océaniques.
Elle est bimodale, avec une moyenne de 3800 m pour les continents et de −840 m pour les fonds océaniques.
Elle est bimodale, avec une moyenne de −840 m pour les continents et de 3800 m pour les fonds océaniques.

Elle est bimodale, avec une moyenne de 840 m pour les continents et de −3800 m pour les fonds océaniques.

Explication

La distribution des altitudes présente deux modes, et les moyennes diffèrent par leur valeur et leur signe : 840 m pour les continents et −3800 m pour les fonds océaniques. L’inversion des signes est incorrecte, car les continents ont une moyenne positive tandis que les fonds océaniques ont une moyenne négative.

3. Une onde sismique traverse un milieu liquide et présente des compressions et des dilatations successives : de quel type d’onde s’agit-il ?

D’une onde P, qui traverse les solides et les liquides et se propage plus rapidement que les ondes S.
D’une onde S, qui traverse les solides mais pas les liquides et se propage plus lentement que les ondes P.
D’une onde P, qui traverse les solides mais pas les liquides et se propage plus lentement que les ondes S.
D’une onde S, qui traverse les solides et les liquides et se propage plus rapidement que les ondes P.

D’une onde P, qui traverse les solides et les liquides et se propage plus rapidement que les ondes S.

Explication

Les ondes P sont les plus rapides, traversent les solides et les liquides, et correspondent à des compressions et dilatations successives. Les ondes S ne traversent pas les liquides, même si elles sont bien plus lentes que les ondes P.

4. Quelle caractéristique distingue l’asthénosphère de la lithosphère située au-dessus d’elle ?

Elle correspond à une zone où les ondes sismiques accélèrent fortement
Elle est plus rigide et comprend la croûte continentale et océanique
Elle forme les plaques tectoniques et inclut la croûte terrestre
Elle est plus ductile et se trouve dans le manteau sous la lithosphère

Elle est plus ductile et se trouve dans le manteau sous la lithosphère

Explication

L’asthénosphère est une couche du manteau située sous la lithosphère et plus ductile que celle-ci. La lithosphère, contrairement à l’asthénosphère, est l’enveloppe rigide qui comprend la croûte et une partie du manteau supérieur.

5. Quelle propriété caractérise le mouvement d’une onde S dans un milieu où elle peut se propager ?

Elle se déplace perpendiculairement à sa direction de propagation et traverse les solides et les liquides.
Elle se déplace perpendiculairement à sa direction de propagation et ne traverse que les solides.
Elle se déplace parallèlement à sa direction de propagation et traverse les solides et les liquides.
Elle se déplace parallèlement à sa direction de propagation et ne traverse que les solides.

Elle se déplace perpendiculairement à sa direction de propagation et ne traverse que les solides.

Explication

Les ondes S se propagent uniquement dans les solides et leur mouvement est perpendiculaire à leur direction de propagation. Le fait de traverser aussi les liquides caractérise les ondes P, et non les ondes S.

6. Deux échantillons de même composition chimique et minéralogique sont identifiés comme du basalte et du gabbro : quelle différence permet de les distinguer ?

Le gabbro a une densité de 2,6, tandis que le basalte a une densité de 2,9.
Le gabbro a une texture grenue, tandis que le basalte a une texture microlithique.
Le gabbro a une texture microlithique, tandis que le basalte a une texture grenue.
Le gabbro contient du quartz, tandis que le basalte contient des micas.

Le gabbro a une texture grenue, tandis que le basalte a une texture microlithique.

Explication

Le basalte et le gabbro ont la même composition et une densité de 2,9, mais leur texture diffère : grenue pour le gabbro et microlithique pour le basalte. Leur distinction ne repose donc pas sur une différence de densité ou sur l’opposition quartz-micas.

7. Dans une cellule de convection de l’asthénosphère, quel mouvement est associé aux différences de température et de densité ?

Les roches chaudes, moins denses, remontent tandis que les roches froides, plus denses, s’enfoncent
Les roches chaudes, plus denses, s’enfoncent tandis que les roches froides, moins denses, remontent
Les roches froides remontent vers la surface tandis que les roches chaudes restent en profondeur
Les roches chaudes et froides se déplacent latéralement sans former de mouvements verticaux

Les roches chaudes, moins denses, remontent tandis que les roches froides, plus denses, s’enfoncent

Explication

La convection asthénosphérique fait remonter les roches chaudes moins denses et enfoncer les roches froides plus denses. L’idée que les roches chaudes s’enfoncent inverse le lien entre température et densité décrit par ce mécanisme.

8. Quelle association caractérise un panache mantellique lié à un point chaud comme Hawaï ?

Une plaque froide qui plonge et ralentit les ondes sismiques
Une colonne de matière froide qui s’enfonce et accélère les ondes sismiques
Une zone chaude immobile qui accélère les ondes sismiques
Une colonne de matière chaude qui remonte et ralentit les ondes sismiques

Une colonne de matière chaude qui remonte et ralentit les ondes sismiques

Explication

Un panache mantellique est une colonne de matière chaude remontant des profondeurs et souvent associée à un point chaud; les zones chaudes moins rigides ralentissent les ondes. La plaque froide plongeante relève plutôt d’une anomalie négative, où les ondes sont accélérées.

9. Quelle description correspond à la composition de la croûte océanique et à sa couverture sédimentaire ?

Elle comprend du basalte et du granite, sous des sédiments pouvant atteindre 2000 m d’épaisseur.
Elle comprend du granite et du gabbro, sous des sédiments pouvant atteindre 2000 m d’épaisseur.
Elle comprend du basalte et du gabbro, sous des sédiments pouvant atteindre 2000 m d’épaisseur.
Elle comprend du basalte et du gabbro, sous des sédiments pouvant atteindre 200 m d’épaisseur.

Elle comprend du basalte et du gabbro, sous des sédiments pouvant atteindre 2000 m d’épaisseur.

Explication

La croûte océanique comprend du basalte et du gabbro et peut être recouverte d’une couche sédimentaire atteignant 2000 m. Le granite caractérise plutôt la croûte continentale, et ne remplace donc pas le gabbro dans cette description.

10. Quel ensemble de caractéristiques correspond au granite, roche représentative de la croûte continentale ?

Une texture grenue, des feldspaths, des micas et du quartz, avec une densité de 2,9.
Une texture grenue, des feldspaths, des micas et du quartz, avec une densité de 2,6.
Une texture grenue, des feldspaths, des pyroxènes et de l’olivine, avec une densité de 2,9.
Une texture microlithique, des feldspaths, des micas et du quartz, avec une densité de 2,6.

Une texture grenue, des feldspaths, des micas et du quartz, avec une densité de 2,6.

Explication

Le granite est une roche magmatique continentale à texture grenue, composée notamment de feldspaths, de biotite, de muscovite et de quartz, et sa densité est de 2,6. Une densité de 2,9 est celle indiquée pour le basalte et le gabbro, pas pour le granite.

11. Quelle observation sismologique a mis en évidence la discontinuité de Gutenberg, située vers 2900 km de profondeur ?

La zone d’ombre des ondes S directes, à la limite entre le manteau et le noyau interne.
L’augmentation de vitesse des ondes P, à la limite entre la croûte et le manteau.
La zone d’ombre des ondes P directes, à la limite entre le manteau et le noyau externe.
L’accélération des ondes P, à la limite entre le noyau externe et le noyau interne.

La zone d’ombre des ondes P directes, à la limite entre le manteau et le noyau externe.

Explication

La discontinuité de Gutenberg, située vers 2900 km, sépare le manteau du noyau externe et a été mise en évidence par la zone d’ombre des ondes P directes. L’accélération des ondes P au passage entre noyau externe et noyau interne est associée à la discontinuité de Lehmann.

12. Quelle enveloppe rigide est fragmentée en plaques tectoniques et comprend la croûte ainsi que la partie supérieure du manteau supérieur ?

L’asthénosphère, constituée de roches ductiles sous la croûte
Le manteau inférieur, qui forme les plaques à la surface du globe
La croûte, qui comprend aussi toute la partie supérieure du manteau
La lithosphère, composée de la croûte et de la partie supérieure du manteau supérieur

La lithosphère, composée de la croûte et de la partie supérieure du manteau supérieur

Explication

La lithosphère rassemble la croûte continentale ou océanique et la partie supérieure du manteau supérieur, et elle est fragmentée en plaques. L’asthénosphère est bien située sous la lithosphère, mais elle est plus ductile plutôt que rigide.

13. Comment la tomographie sismique met-elle en évidence les variations de température du manteau ?

Elle cartographie les variations de pression à partir du relief terrestre
Elle déduit la température du manteau en observant les plaques en surface
Elle mesure directement la température des roches par des forages profonds
Elle compare les vitesses des ondes sismiques au modèle PREM

Elle compare les vitesses des ondes sismiques au modèle PREM

Explication

La tomographie sismique révèle les variations de température du manteau en analysant les vitesses des ondes par rapport au PREM. Elle repose donc sur l’imagerie sismique, et non sur une mesure directe de la température par forage.

14. Quel phénomène définit un séisme ?

Le déplacement continu de roches en surface, qui absorbe l’énergie sous forme d’ondes sismiques.
La rupture brutale de roches soumises à de fortes contraintes, qui libère soudainement de l’énergie sous forme d’ondes sismiques.
La fusion de roches en profondeur, qui libère soudainement de l’énergie sous forme d’ondes sismiques.
La déformation lente de roches peu contraintes, qui libère progressivement de l’énergie sous forme d’ondes sismiques.

La rupture brutale de roches soumises à de fortes contraintes, qui libère soudainement de l’énergie sous forme d’ondes sismiques.

Explication

Un séisme résulte d’une rupture brutale de roches soumises à de fortes contraintes et libère soudainement de l’énergie sous forme d’ondes. La déformation lente ne correspond pas à ce mécanisme de rupture et de libération soudaine.

15. Quelle limite sépare la croûte du manteau et s’accompagne d’une brusque augmentation de la vitesse des ondes sismiques ?

La discontinuité de Lehmann, associée au passage de la croûte vers un manteau plus dense principalement constitué de péridotites.
La discontinuité de Gutenberg, associée au passage de la croûte vers un manteau plus dense principalement constitué de péridotites.
La discontinuité de Mohorovičić, associée au passage vers un manteau moins dense principalement constitué de péridotites.
La discontinuité de Mohorovičić, associée au passage vers un manteau plus dense principalement constitué de péridotites.

La discontinuité de Mohorovičić, associée au passage vers un manteau plus dense principalement constitué de péridotites.

Explication

Le Moho sépare la croûte du manteau et l’augmentation brusque de vitesse est liée au passage vers un manteau plus dense, composé principalement de péridotites. Gutenberg marque la limite entre le manteau et le noyau externe, et non celle entre la croûte et le manteau.

16. Quel gradient géothermique moyen est observé dans la croûte lors de mesures par forage ?

Environ 3 °C par kilomètre
Environ 300 °C par kilomètre
Environ 30 °C par kilomètre
Environ 130 °C par kilomètre

Environ 30 °C par kilomètre

Explication

Les mesures par forage indiquent un gradient géothermique moyen d’environ 30 °C par kilomètre dans la croûte. Une valeur de 3 °C par kilomètre est dix fois plus faible que cette estimation.

17. Pourquoi le gradient géothermique est-il élevé dans la lithosphère rigide ?

La convection y mélange rapidement les roches et limite le transfert de chaleur
La conduction y transmet la chaleur sans déplacement de matière et relativement lentement
La matière y remonte en cellules chaudes, ce qui accroît le gradient thermique
Les roches y deviennent ductiles et favorisent les mouvements à grande échelle

La conduction y transmet la chaleur sans déplacement de matière et relativement lentement

Explication

Dans la lithosphère rigide, le transfert thermique se fait principalement par conduction, sans déplacement de matière, et il est relativement lent, ce qui explique le gradient élevé. La convection, qui implique des mouvements de matière, caractérise plutôt le transfert efficace dans l’asthénosphère.

18. Lorsqu’une lithosphère océanique froide plonge dans l’asthénosphère en zone de subduction, quel effet est attendu sur les ondes sismiques ?

Elles sont ralenties dans cette anomalie thermique négative
Elles sont accélérées dans cette anomalie thermique négative
Leur vitesse reste identique à celle du modèle de référence
Elles sont accélérées parce que la zone est anormalement chaude

Elles sont accélérées dans cette anomalie thermique négative

Explication

Les zones froides et rigides accélèrent les ondes sismiques, et une lithosphère océanique froide en subduction constitue une anomalie thermique négative. Une anomalie chaude tend au contraire à ralentir les ondes.

19. Une onde sismique rencontre une limite entre deux milieux de composition différente : quelle description distingue correctement réfraction et réflexion ?

La réfraction la transmet sans modifier sa vitesse, tandis que la réflexion modifie sa direction et sa vitesse.
La réfraction modifie sa vitesse sans changer sa direction, tandis que la réflexion la transmet dans l’autre milieu.
La réfraction la renvoie dans son milieu d’origine, tandis que la réflexion modifie sa direction et sa vitesse.
La réfraction modifie sa direction et sa vitesse, tandis que la réflexion la renvoie dans son milieu d’origine.

La réfraction modifie sa direction et sa vitesse, tandis que la réflexion la renvoie dans son milieu d’origine.

Explication

À une discontinuité, une onde peut être réfractée en changeant de direction et de vitesse, ou réfléchie en retournant dans son milieu d’origine. Le renvoi vers le milieu initial décrit la réflexion, et non la réfraction.

20. Que représente un géotherme ?

La variation de la pression en fonction de la distance à la surface
La variation de la densité des roches en fonction de la température
La répartition des vitesses sismiques en fonction de la profondeur
La variation de la température en fonction de la profondeur

La variation de la température en fonction de la profondeur

Explication

Un géotherme est la courbe qui décrit l’évolution de la température avec la profondeur. La répartition des vitesses sismiques en profondeur correspond à une autre grandeur et ne définit pas le géotherme.

Révisez avec les flashcards

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Quelle est l’altitude moyenne des continents ?

840 m.

Quelle est l’altitude moyenne des fonds océaniques ?

−3800 m.

Quels éléments composent la croûte océanique ?

Du basalte et du gabbro.

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