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Une zone de subduction le Japon

Mise à jour le 22/03/2005
Par Josée Broussaud

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Connaissances (Programme 1ère  2010)

Le concept de lithosphère et d'asthénosphère

Au voisinage des fosses océaniques, la distribution spatiale des foyers des séismes en fonction de leur profondeur s'établit selon un plan incliné.

Les différences de vitesse des ondes sismiques qui se propagent le long de ce plan, par rapport à celles qui s'en écartent, permettent de distinguer : la lithosphère de l'asthénosphère.

L'interprétation de ces données sismiques permet ainsi de montrer que la lithosphère s'enfonce dans le manteau au niveau des fosses dites de subduction.

Capacités et attitudes

 Saisir et exploiter des données avec le logiciel Google Earth pour mettre en évidence la répartition des foyers des séismes au voisinage des fosses océaniques.
Comprendre comment l’interprétation de la distribution particulière des foyers des séismes permet :
- de définir la lithosphère par rapport à l’asthénosphère;
- de confirmer, dans le cadre du modèle en construction, que la lithosphère océanique retourne dans le manteau.

ggle.jpg Téléchargement et prise en main de Google Earth

 pdf.jpg  Fiche d'aide Simplifiée de Google Earth  version 5, version 6, version 7

 

Un peu d'histoire :

  • En 1935, le sismologue japonais Kiyoo Wadati publie un article montrant que les foyers des séismes profonds au Japon étaient répartis suivant un plan incliné ou plan de Wadati.
  • Mais ce n'est qu'à partir de 1940 que s'est développé l'étude de la topographie des océans, principalement par la méthode du sonar. Le sonar détermine la profondeur d'eau en mesurant le temps nécessaire de l'aller-retour d'une onde sonore entre le bateau et le fond marin. Cela a permit la mise en évidence d'une topographie très caractéristique avec des chaines de montagne élevées et des fosses océaniques très profondes.
  • En 1955, Benioff poursuit les recherches de Wadati, et montre qu'au voisinage des fosses océaniques, la distribution spatiale des foyers des séismes en fonction de leur profondeur s’établit selon un plan incliné ou zone de Wadati-Benioff. 
  • En 1967, Jack Oliver, Bryan Isacks et Lynn Sykes suggèrent, que cette zone correspond à du matériel froid et rigide ayant un comportement cassant lors de son enfoncement. Cette plaque rigide ou lithosphère, d'une épaisseur d'environ 100 km s’enfonce dans l’asthénosphère plus ductile. Ces lieux de disparition de la lithosphère océanique seront appelées plus tard "zones de subduction".
  • A partir de 1990 la tomographie sismique permettant de repérer des anomalies thermiques au sein du manteau se développe.

 

Informations techniques

Activités proposées/Données disponibles

Quelques indices de réponse

Ouvrir le fichier :

ggle.jpg subduction_japon.kmz

(16MB) version 10/2016.

Le fichier s'ouvre dans "Lieux temporaires"

  • Dans "Calques" décocher "Base de données primaire"
  • Dans Outils/options Choisir un facteur d'élévation adapté. (0.5 à 3)
  • Dans Affichage, décocher "surface de l'eau"
  • Cliquer sur la flèche qui est devant Données géographiques, la fenêtre se ferme laissant plus d'espace dans la fenêtre "lieux" qui est la zone de travail.

 


(éviter de superposer trop de données pour une meilleure lisibilité des informations)

donnees.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cliquer sur les images pour les agrandir

Répartition des foyers sismiques au voisinage des fosses océaniques

Afficher :

  • la carte topographique et bathymétrique.
  • les séismes historiques 
 Tracer un profil topographique
  • tracer une droite (Outils/règle/Ligne/km)
  • ou  utilisert la droite AB déjà tracée. Avec le bouton droit de la souris, cliquer sur la droite et demander d'"Afficher le profil d'élévation". Zoomer afin d'obtenir un relief plus détaillé.
  • Faire une copie d'écran et l'insérer dans un document afin de mettre les légendes.
  • Relever la profondeur précise des foyers sismiques situés sur ou à proximité de la droite AB en cliquant sur les points de couleur.
  • Mesurer la distance des épicentres à l'axe de la fosse océanique (Menu/Réglette/ ligne). Cliquer sur la fosse océanique avec le bouton gauche de la souris puis sur les points correspondants aux séismes.Relever les distances en km.
  • Utiliser un tableur pour représenter la profondeur des foyers sismiques en fonction de leur distance à l'axe de la fosse.
 Le concept de lithosphère et d'asthénosphère
  •  Afficher la coupe tomographique

Etude d'un séisme récent

Ouvrir le fichier : seisme_japon_2011

 Ouvrir le dossier sur le séisme du 11 mars 2011 et afficher les séismes récents.

  •  Rechercher la présence d'une fosse océanique.
  • Montrer en utilisant un tableur qu'au voisinage des fosses océaniques, la distribution spatiale des foyers des séismes en fonction de leur profondeur s'établit selon un plan incliné.
  • Afficher la coupe tomographique. Quelles informations peut-on en extraire ?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

⇒En utilisant l'ensemble des données montrer que la lithosphère océanique retourne dans le manteau.

 

  •  Indiquer la magnitude et la profondeur du foyer sismique du séisme du 11 mars 2011.
  • Mesurer la distance de l'épicentre du séisme à la côte du Japon.
  • Quelles ont été les conséquences de ce séisme ?

profil_topo_legend.jpg

Séismes historiques et Profil topographique

 

 plan de Benioff

Répartition des foyers sismiques sous le Japon

 

 tomographie_japon.JPG

Tomographie sismique sous le Japon

 

Documents annexes réalisés avec l'atlas Cornell

 

:

japon5.jpg

Profondeur du MOHO

 japon7.jpg

japon5.jpg

Position du MOHO (limite vert/rose) sous le Japon

seisme_japon.jpg

Séisme du 11 mars 2011 et répliques au Japon

Pour aller plus loin :

Planet-Terre (ENS-Lyon)

Séisme du 11 mars 2011 au large de Sendai, ile de Honshu, Japon par Olivier Dequincey et Pierre Thomas, ENS Lyon

Qu'est-ce qui fait bouger les plaques  par Gérard Vidal, Membre du Groupe d'Experts des Programmes du Second Degré. Laboratoire de Géologie, ENS Lyon.

Quel est le moteur de la tectonique des plaques   par Xavier le Pichon  Laboratoire de Géologie, ENS Paris Henri-Claude Nataf  Laboratoire de Géophysique Interne et Tectonophysique, Grenoble.

USGS

US Geological Survey Nombreuses cartes et informations sur le séisme du 11 mars 2011

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