TP1: L’EQUILIBRE VERTICAL DES MASSES CRUSTALES REPOSANT SUR LE MANTEAU

SITUATION DECLENCHANTE La gravité à l’air libre mesurée à une altitude donnée Domaine continental Domaine océanique A quel déséquilibre de la gravité entre le domaine continental et le domaine océanique peut-on s’attendre?

Comment l’équilibre vertical des masses crustales sur le manteau, PROBLEMATIQUE Comment l’équilibre vertical des masses crustales sur le manteau, révélé par les données gravimétriques, dépend de certaines caractéristiques des croûtes et a des répercussions sur les altitudes des reliefs terrestres.

OBJECTIF Appliquer le principe d’Archimède, régissant les équilibres hydrostatiques, aux masses crustales océanique et continentale reposant sur le manteau en fonction de certaines de leurs caractéristiques. Confirmer alors que l’équilibre vertical des croûtes sur le manteau est un équilibre hydrostatique (ou isostatique) en retrouvant certaines données fournies par la courbe bimodale des altitudes de la surface terrestre (vue en 1S). - Vérifier, par le calcul, qu’il y a équilibre isostatique entre le bloc continental et le bloc océanique.

CONSIGNE Appliquer le principe d’Archimède à la croûte océanique reposant sur le manteau grâce au logiciel « Isostasie » et relever alors la hauteur Xo = ho – ro de la surélévation de la croûte océanique. (faire un croquis du dispositif final respectant l’échelle) - Reformuler la formule d’Archimède en l’appliquant à l’exemple de la croûte océanique reposant sur le manteau.(formulation littérale et chiffrée). Appliquer le principe d’Archimède à la croûte continentale reposant sur le manteau grâce au logiciel « Isostasie » après avoir: estimer, expérimentalement avec le matériel fourni, la densité des roches de la croûte continentale à partir des échantillons proposés. déterminer l’épaisseur de la croûte continentale à partir de données de vitesses de propagation des ondes sismiques (Vu en 1S). - Relever alors la hauteur Xc de la surélévation de la croûte continentale. Schématiser l’équilibre isostatique entre le bloc océanique et le bloc continental à l’aide du fichier Excel TP1-TS-2014 modélisation isostasie. En quoi ce modèle est moins critiquable que le modèle précédent: logiciel « isostasie ». Si l’équilibre entre le domaine continental et le domaine océanique correspond à un équilibre isostatique, quelle donnée fournie par la courbe bimodale doit-on retrouver approximativement (donner une raison de cette approximation). - Vérifier par le calcul que le bloc continental est en équilibre isostatique avec le bloc océanique à l’aide des données du modèle d’équilibre isostatique et de la courbe bimodale.(une différence de 5% est acceptable).

Logiciel Isostasie et Archimède Schématisation de l’équilibre isostatique Voir Fichier Excel Protocole: Estimation de la masse volumique d’une roche Courbe bimodale des altitudes Evolution de la vitesse des ondes sismiques sous les continents Modèle d’équilibre isostatique

LE PRINCIPE D’ARCHIMEDE Ressources Au fait, la croûte océanique a une densité de 2,9 et une épaisseur moyenne de 7 Km Consigne LE PRINCIPE D’ARCHIMEDE

PROTOCOLE de mesure de la masse et du volume d'un échantillon de roche Ressources PROTOCOLE de mesure de la masse et du volume d'un échantillon de roche Consigne Matériel Protocole une balance une éprouvette graduée un bécher rempli d’eau - un échantillon de chacune des roches de la croûte continentale (adaptée au volume de l'éprouvette) Mesure de la masse de chaque échantillon - Peser chaque échantillon à l’aide de la balance fournie. Noter le résultat obtenu. Mesure du volume de chaque échantillon - Verser de l’eau dans l'éprouvette jusqu’à une graduation repère ; - Immerger l'échantillon dans l'eau de l'éprouvette ; - Lire le niveau atteint par l'eau, une fois l'échantillon totalement immergé, au cm3 près ; - Calculer le volume de l'échantillon correspondant au volume d’eau déplacé La masse volumique sera exprimée en grammes par centimètre cube (1cm3 correspond à 1 mL) (afin que masse volumique soit équivalent à la densité).

Modèle d’équilibre isostatique entre bloc océanique et bloc continental Ressources Consigne A l’équilibre isostatique, au niveau de la surface de compensation, la pression exercée par le bloc océanique est égale à la pression exercée par le bloc continental. Si l’on considère que les deux blocs occupe la même surface sur Terre, les masses océaniques (eau + croûte océanique + manteau lithosphérique) et la masse continentale (croûte continentale y compris le relief) sont égales au niveau de la surface de compensation. (on néglige l’atmosphère)

Courbe bimodale des altitudes de la surface terrestre Ressources Courbe bimodale des altitudes de la surface terrestre Consigne

de la vitesse des ondes sismiques sous les continents Ressources Consigne Evolution de la vitesse des ondes sismiques sous les continents