Lycée · 1ʳᵉ · Spécialité SVT
Structure interne du globe terrestre
Méthodes d'exploration, composition et organisation des enveloppes terrestres — programme Spécialité SVT 1re
À propos de cette page
Sans document · Les réponses doivent être rédigées et justifiées. Soigne l'orthographe et la présentation.
Devoir surveillé de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Travaille seul et sans aide, puis vérifie tes réponses avec le corrigé détaillé dépliable en bas de page.
Exercice 1 — Lecture d'un séismogramme et identification des enveloppes
/ 4 pts- Un séismographe enregistre les ondes P à t = 0 min 45 s et les ondes S à t = 2 min 10 s. Calculez l'écart de temps P-S. Que permet cet écart de déterminer ? (2 pts)
- À 2 891 km de profondeur, les ondes S disparaissent et les ondes P voient leur vitesse chuter de 13,7 à 8,1 km/s. Nommez la discontinuité correspondante. Quelle information cela donne-t-il sur la nature du milieu traversé en dessous ? (2 pts)
Exercice 2 — Comparer la croûte océanique et la croûte continentale
/ 5 pts- Complétez le tableau comparatif suivant pour la croûte océanique et continentale : épaisseur, densité, roche principale, âge maximal. (2 pts)
- Expliquez pourquoi la croûte océanique plonge sous la croûte continentale lors d'une subduction, en utilisant la notion de densité. (2 pts)
- Définissez le principe d'isostasie et expliquez pourquoi la croûte sous les chaînes de montagnes est plus épaisse qu'en plaine. (1 pt)
Exercice 3 — Propriétés des ondes sismiques et état de la matière
/ 5 pts- À partir de la formule $V_S = \sqrt{\frac{\mu}{\rho}}$, expliquez pourquoi les ondes S ne se propagent pas dans le noyau externe. (2 pts)
- La graine (noyau interne) a une température estimée à environ 5 500 °C. Pourtant, elle est solide. Expliquez ce paradoxe apparent. (2 pts)
- Quel est le nom du modèle de référence actuel de la structure interne du globe terrestre, et qui l'a établi ? (1 pt)
Exercice 4 — Méthodes d'exploration et preuves indirectes
/ 4 pts- Citez et décrivez brièvement deux méthodes indirectes permettant d'explorer l'intérieur du globe terrestre (autres que les forages). (2 pts)
- Un géologue trouve des xénolithes dans un volcan. De quelle couche proviennent ces fragments ? Quelle information apportent-ils ? (2 pts)
Exercice 5 — Synthèse : organisation interne du globe
/ 2 pts- Rédigez un court paragraphe (8-10 lignes) synthétisant l'organisation interne du globe terrestre en mentionnant : les principales enveloppes, les discontinuités qui les séparent, leurs profondeurs, états et compositions. Utilisez un vocabulaire scientifique précis.
Corrigé détaillé — à n'ouvrir qu'après avoir rendu la copie
Exercice 1 — Lecture d'un séismogramme et identification des enveloppes
Corrigé :
1) Écart P-S = 2 min 10 s − 0 min 45 s = 1 min 25 s. Cet écart permet de calculer la distance entre la station et l'épicentre du séisme (plus l'écart est grand, plus la station est éloignée). (2 pts)
2) Discontinuité de Gutenberg (1 pt). La disparition des ondes S (qui ne se propagent pas dans les liquides) et la chute de vitesse des ondes P indiquent que le milieu en dessous est liquide → c'est le noyau externe en fer-nickel fondu. (1 pt)
Exercice 2 — Comparer la croûte océanique et la croûte continentale
Corrigé :
1)
| Océanique | Continentale | |
|---|---|---|
| Épaisseur | 5–10 km | 25–70 km |
| Densité | ∼ 3,0 | ∼ 2,7 |
| Roche | Basalte/Gabbro | Granite/Gneiss |
| Âge max | ∼200 Ma | ∼4 Ga |
2) La croûte océanique est plus dense (∼3,0) que la croûte continentale (∼2,7). Lors d'une convergence, le matériau le plus dense s'enfonce sous le plus léger : la croûte océanique plonge dans le manteau (subduction) sous la croûte continentale. (2 pts)
3) L'isostasie est l'équilibre gravitationnel entre blocs de densités différentes. Les chaînes de montagnes ont une croûte épaissie (racine crustale qui s'enfonce dans le manteau) pour compenser le relief en surface : plus la montagne est haute, plus la racine est profonde. (1 pt)
Exercice 3 — Propriétés des ondes sismiques et état de la matière
Corrigé :
1) Dans la formule $V_S = \sqrt{\frac{\mu}{\rho}}$, $\mu$ est le module de cisaillement. Dans un liquide, $\mu = 0$ (les liquides ne résistent pas au cisaillement). Donc $V_S = \sqrt{\frac{0}{\rho}} = 0$ : les ondes S ne se propagent pas dans le noyau externe liquide. (2 pts)
2) Malgré les températures très élevées (∼5 500 °C), la pression dans la graine est extrêmement forte (∼360 GPa). Une pression très élevée relève le point de fusion des matériaux. À cette pression, le point de fusion du fer dépasse 5 500 °C, donc le fer reste solide même à ces températures. (2 pts)
3) Le modèle PREM (Preliminary Reference Earth Model), établi par Dziewonski et Anderson en 1981. (1 pt)
Exercice 4 — Méthodes d'exploration et preuves indirectes
Corrigé :
1) Deux méthodes parmi : (2 pts)
— Sismologie : analyse des ondes P et S pour déduire la vitesse (et donc la nature) des milieux traversés.
— Météorites : les sidérites (météorites ferreuses) ont une composition Fe-Ni analogue au noyau terrestre.
— Mesures de densité/gravimétrie : la densité moyenne de la Terre (5 500 kg/m³) impose un noyau dense.
— Tomographie sismique : image 3D du manteau par comparaison des temps d'arrivée des ondes à des milliers de stations.
2) Les xénolithes proviennent du manteau supérieur (péridotite). Ils apportent un accès direct (mais indirect par le magma) à la composition chimique et minéralogique du manteau, confirmant la présence d'olivine et de pyroxène. (2 pts)
Exercice 5 — Synthèse : organisation interne du globe
Corrigé :
Le globe terrestre présente une organisation concentrique. La croûte (0–10 km pour la croûte océanique basaltique ; 0–70 km pour la croûte continentale granitique) est séparée du manteau par la discontinuité de Mohorovičić (Moho). Le manteau (péridotite, 70–2 891 km) est solide à court terme et ductile à long terme ; il est divisé en manteau supérieur et inférieur. La discontinuité de Gutenberg (2 891 km) marque la limite avec le noyau externe, liquide (fer-nickel fondu, 2 891–5 150 km), responsable via l'effet dynamo du champ magnétique terrestre. La discontinuité de Lehmann (5 150 km) sépare le noyau externe du noyau interne (graine), solide malgré des températures de ∼5 500 °C grâce à l'immense pression (∼360 GPa). Ces enveloppes sont identifiées grâce aux changements de vitesse des ondes sismiques P et S, absentes dans les liquides. (2 pts)
Ce contrôle de spécialité svt 1ʳᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Structure interne du globe terrestre » : 5 exercices, 60 minutes, noté sur 20. Le corrigé détaillé est dépliable sous le sujet.
- Exercice 1 — Lecture d'un séismogramme et identification des enveloppes/ 4 pts
- Exercice 2 — Comparer la croûte océanique et la croûte continentale/ 5 pts
- Exercice 3 — Propriétés des ondes sismiques et état de la matière/ 5 pts
- Exercice 4 — Méthodes d'exploration et preuves indirectes/ 4 pts
- Exercice 5 — Synthèse : organisation interne du globe/ 2 pts
Notions évaluées
Pourquoi ne peut-on pas observer directement l'intérieur du globe ?, Les ondes sismiques, outils d'exploration, Les discontinuités sismiques et les enveloppes terrestres, La croûte terrestre : océanique et continentale, Le manteau : composition et comportement rhéologique, Le noyau : structure et composition.
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours.
- Refaire les exercices corrigés et les compréhension.
- Se tester avec le QCM (36 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 60 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
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Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Structure interne du globe terrestre » ?
- 60 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé détaillé se déplie sous le sujet, à n'ouvrir qu'après avoir rendu la copie.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 60 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme de spécialité svt de première ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Structure interne du globe terrestre » du programme officiel de spécialité svt en première, soit Pourquoi ne peut-on pas observer directement l'intérieur du globe ?, Les ondes sismiques, outils d'exploration, Les discontinuités sismiques et les enveloppes terrestres, La croûte terrestre : océanique et continentale.
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