Méthodes d'exploration, composition et organisation des enveloppes terrestres — programme Spécialité SVT 1re
Évaluation complète 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
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 |
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)
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