Utilisation des propriétés des ondes sismiques pour définir les différentes enveloppes superficielles de la Terre. Quelques informations sur les ondes. Comme toutes les ondes, les ondes sismiques se propagent en suivant des lois. En voici quelques unes: Une onde se déplace à vitesse constante dans un milieu homogène, Plus le milieu est dense plus l’onde se propage vite, - Lorsqu’une onde pénètre dans un milieu différent, sa direction et sa vitesse de propagation changent brutalement : la surface séparant ces deux milieux est appelée discontinuité.

Onde Milieu 1 Milieu 2 Discontinuité = changement de milieu.

Principe de l’étude. C’est en analysant les variations de la vitesse de propagation des ondes sismiques que l’on a pu établir un modèle de la structure de la Terre. Chaque discontinuité correspond à une limite entre deux enveloppes de la Terre.

Tracez les différentes discontinuités sur le graphique. Exercice. Le graphique ci-dessous représente les variations de la vitesse des ondes. Tracez les différentes discontinuités sur le graphique. 2) Reportez-les sur l’axe vertical de façon à dessiner les différentes enveloppes superficielles de la Terre.

Tracez les différentes discontinuités sur le graphique.

2) Reportez-les sur l’axe vertical de façon à dessiner les différentes enveloppes superficielles de la Terre.

Manteau supérieur Manteau inférieur Lithosphère Asthénosphère Croûte Toit du manteau Manteau supérieur Asthénosphère Manteau inférieur

3) A l’aide du graphique et du tableau ci-contre, déterminez la composition des différentes enveloppes superficielles de la Terre. Matériaux: Vitesse des ondes en km/s : Granite 5,6 à 6,3 Basalte 6,1 à 7,6 Péridotite 7,9 à 8,4

Lithosphère Manteau supérieur Asthénosphère Manteau inférieur Croûte = granite- basalte. Lithosphère Toit du manteau=Péridotite Manteau supérieur Asthénosphère Manteau inférieur

4) Comment expliquez-vous les variations de vitesse observées entre 100 et 670 km de profondeur?

Lithosphère ZFV Manteau supérieur Asthénosphère Manteau inférieur Croûte = granite- basalte. Lithosphère Toit du manteau=Péridotite ZFV Manteau supérieur Asthénosphère Manteau inférieur

Structure de la Terre (du haut vers le bas) 1-La croûte terrestre: est la partie, l’enveloppe, la couche, superficielle et solide de la Terre. C'est la partie supérieure de la lithosphère . La limite entre la croûte terrestre et le manteau supérieur est la discontinuité de Mohorovicic, ou Moho . Elle se compose de en croûtes : 1-1- océanique: - formée de basalte, - à V p (6.5Km/s), - de densité (3.1), -d’épaisseur moyenne ( 10Km). 1- 2-continentale: -formée de granite, -à V p(5.6Km/s), -de densité (2.7), -dépaisseur moyenne (35 km).

Discontinuité de Mohorovicic, ou Moho C’est la limite entre la croûte terrestre et le manteau supérieur de la Terre. Cette discontinuité est mise en évidence par une accélération brutale des ondes sismiques, les ondes primaires passant de 7 à 8 km/s. Cette accélération s'explique par un changement du milieu de propagation (en particulier la densité et la minéralogie changent), qui implique une réfraction,

Il est subdivisé en deux parties: 2- le manteau: représente un peu plus de 80 % du volume de la Terre et environ 65 % de sa masse. Il est séparé de la croûte par la discontinuité de Mohorovicic , et du noyau par celle de Gutenberg. Il est subdivisé en deux parties: 2-1- le manteau supérieur: est divisé en deux parties séparées par une zone dans laquelle les ondes sismiques sont ralenties : la low velocity zone ou zone à faible vitesse. 2-1-1.La partie supérieur ou superficielle ou (toit) : - est rigide, à comportement cassant, - formé de péridotites, - à V p (8Km/s), de densité (3.4). Forme la Lithosphère avec la croûte, Forme la base de la Lithosphère .

La lithosphère: (littéralement, la « sphère de pierre ») est l'enveloppe rigide terrestre la plus superficielle. La lithosphère est constituée de la croûte (océanique ou continentale) et de la partie superficielle du manteau supérieur, rigide. La croûte et la partie inférieure de la lithosphère sont séparées par la discontinuité de Mohorovicic. La limite inférieure de la lithosphère (c'est-à-dire la limite entre le manteau supérieur rigide et le manteau supérieur ductile de faible viscosité) se trouve à l'isotherme de 1 300 °C.

Elle est plastique ou visqueuse à comportement ductile. 2-1-2. la partie inférieur ou asthénosphère:(du grec asthenos, sans résistance) (sans force ), est la partie ductile du manteau terrestre, Elle est située directement sous ou à la base de la lithosphère rigide de 100 à 670km ou 700 km. Elle est plastique ou visqueuse à comportement ductile. Elle est formée de péridotites. Sa partie superficielle (100 à 200km) est à faible vitesse (Vp=7.6km/S) et forme le sommet de la l’Asthénosphère.

Cette zone forme la limite entre la lithosphère et l'asthénosphère. La low velocity zone (LVZ), ou zone à faibles vitesses, est la zone du manteau supérieur terrestre au travers de laquelle les ondes sismiques se propagent à faible vitesse. Cette zone forme la limite entre la lithosphère et l'asthénosphère. Elle est située à une profondeur comprise entre 120 et 220 kilomètres. 120 km est la valeur théorique, mais l'épaisseur de la croûte continentale entraîne des variations de cette profondeur. Le ralentissement des ondes sismiques est interprété comme étant dû à une fusion partielle des péridotites du manteau. On considère que les isothermes autour de 1300°C sont les limites de la lithosphère.

2-2- Manteau inférieur ou Mésosphère : (du grec mesos, «milieu ») . Il est solide,ramolli. De 700 jusqu’a 2885 km de profondeur, à(11<Vp<14), -de (4.5<d<6).

Elle se situe à environ 2 900 km de profondeur. La Discontinuité de Gutenberg: représente une discontinuité dans la vitesse sismique qui délimite le noyau et le manteau. Elle se situe à environ 2 900 km de profondeur.

Il est formé d'un alliage fer-nickel, 3- Noyau: Il est formé d'un alliage fer-nickel, Il est extrêmement dense (d:10 à 13). Il se divise en 2 parties: 3-1 noyau externe : Il est constitué d'éléments en fusion (pas d’ondes S). Discontinuité de Lehman (Vers 5100 km ). 3-2 . noyau interne est solide, il est appelé graine.

Les ondes sismiques de fond

1D 2D 3D 4D

1E 2E 3E 4E 5E

1E 1E = Croûte. 2E : Toit du manteau supérieur 3E : La zone à faible vitesse 2E + 3E + 4E = Manteau supérieur. 2E + 3E + 4E + 5 E = Manteau . 4E: L’asthénosphère 5E: Manteau inférieur = Mésosphère Manteau inférieur = Mésosphère

Granite: 5,6 à 6,3 Péridotite : 7,9 à 8,4