Le retour de la lithosphère dans le manteau
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Connaissances Programme du 22.01.2019 |
La caractérisation de la mobilité horizontale : La distinction de l'ensemble des indices géologiques et les mesures actuelles permettent d'identifier des zones de divergence et des zones de convergence aux caractéristiques géologiques différentes (marqueurs sismologiques, thermiques, pétrologiques). La dynamique des zones de convergence, les zones de subduction : La lithosphère océanique plonge en profondeur au niveau d'une zone de subduction. |
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| Capacités | - Identifier, localiser et caractériser les zones de subduction |
| Compétences travaillées |
- Pratiquer une démarche scientifique : Observer, questionner, formuler une hypothèse - Interpréter des résultats et en tirer des conclusions - Pratiquer des langages : Utiliser des outils numériques |
Téléchargement et prise en main de Google Earth 
Fiche d'aide Simplifiée de Google Earth version 5, version 6, version 7
Un peu d'histoire :
- 1914, Barrel développe de concept de lithosphère rigide et d’asthénosphère ductile.
- 1935, Wadati publie un article montrant que les foyers des séismes au Japon étaient répartis suivant un plan incliné ou plan de Wadati.
- A partir de 1950 étude de la topographie des fonds océaniques 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 et des fosses océaniques très profondes.
- 1955, Benioff poursuit les recherches de Wadati, et le plan de répartition des séismes sous les fosses est aujourd'hui connu sous le nom de zone de Wadati-Benioff.
- 1967, Jack Oliver et Bryan Isacks interprètent ces plans comme la trace de la lithosphère océanique retournant dans le manteau. Ces lieux de disparition de la lithosphère océanique seront appelées plus tard "zones de subduction".
- 1990 la tomographie sismique permet de repérer des anomalies thermiques au sein du manteau
Un constat :Il existe dans le monde des régions où l’activité géologique est particulièrement spectaculaire et malheureusement cause souvent des catastrophes naturelles dramatiques : Eruptions volcaniques explosives, séismes très violents et tsunamis, en particulier sur le pourtour de l’Océan Pacifique. |
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Un problème :
► Comment des données sismologiques permettent-elles de confirmer que la lithosphère océanique retourne dans le manteau ?
Les consignes :
Utiliser les données disponibles sur Google Earth pour montrer que la lithosphère océanique retourne dans le manteau :
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Réaliser un profil topographique soit au niveau de la fosse du Japon, soit au niveau de la fosse du Chili, soit au niveau de la fosse du Tonga. Placer sous votre profil les foyers des séismes en fonction de la profondeur puis la lithosphère. Légender précisément votre schéma. (Fosse, volcans, plaques, asthénosphère…)
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Lister les arguments qui ont permis de définir la lithosphère par rapport à l’asthénosphère et de confirmer que la lithosphère océanique retourne dans le manteau.
Activités
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Informations techniques |
Activités proposées/Données disponibles |
Eléments de réponse/Suggestions |
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Ouvrir le fichier : Lithosphere oceanique (4 MB) version 2019. Le fichier s'ouvre dans "Lieux temporaires"
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Cliquer sur les images pour les agrandir |
Répartition des foyers sismiques au voisinage des fosses océaniquesAfficher :
Tracer un profil topographique
Profondeur des foyers sismiques
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Observer :
Repérer la fosse à étudier (Japon, Chili ou Tonga) et tracer un profil topographique en travers de la fosse.
⇒ Montrer qu'au voisinage des fosses océaniques, la distribution spatiale des foyers des séismes en fonction de leur profondeur s'établit selon un plan incliné. Deux possibilités : - Projeter sous votre profil topographique les foyers des séismes qui se situent à proximité du profil. - Utiliser un tableur pour représenter la profondeur des foyers sismiques en fonction de leur distance à l'axe de la fosse.
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Séismes historiques, volcans, isobathes de la plaque plongeante et Profil topographique au niveau de la fosse du Tonga.
Schéma légendé
Répartition des foyers sismiques sous le Japon. |
Tomographie sismiqueLa tomographie sismique est une méthode qui peut être assimilée à un scanner pour la Terre : |
⇒ En utilisant l'ensemble des données montrer que la lithosphère océanique retourne dans le manteau. |
Tomographie sismique sous le Japon |
Etude d'un séismeOuvrir le fichier :
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- 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 ? |
Documents réalisés avec l'atlas Cornell : Position du MOHO sous le Japon
Profondeur du MOHO |
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Ouvrir le fichier : (220 KB) version : 2019
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- Indiquer la magnitude et la profondeur du foyer sismique du séisme du 01 avril 2014. - Mesurer la distance de l'épicentre du séisme à la côte du Chili. → Quelles ont été les conséquences de ce séisme ? |
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