Ressources · 1ʳᵉ · Spécialité SVT
Structure du globe : croûtes, manteau, noyau
Contrastes entre continents et océans (altitudes, roches, densités), séismes et ondes sismiques, discontinuités et modèle PREM, lithosphère et asthénosphère, gradient et flux géothermiques, conduction et convection, tomographie sismique.
À propos de cette page
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile ★ — 12 questions
Quelles roches sont les plus représentatives de la croûte continentale en profondeur ?
- A. Les basaltes
- B. Les granites
- C. Les péridotites
- D. Les gabbros
Réponse
B. Les granites — En surface, la croûte continentale montre aussi des roches sédimentaires et métamorphiques ; en profondeur, ce sont surtout des granites, de densité voisine de 2,7.
Quelle est la structure d’un basalte ?
- A. Grenue : des cristaux tous visibles et jointifs
- B. Grenue, avec de grands cristaux de quartz
- C. Uniquement du verre, sans aucun cristal
- D. Microlitique : des microlites dans du verre
Réponse
D. Microlitique : des microlites dans du verre — Refroidi vite en surface, le basalte n’a formé que de petits cristaux (microlites) noyés dans du verre.
Comment s’appelle la limite entre la croûte et le manteau ?
- A. La discontinuité de Mohorovičić
- B. La discontinuité de Gutenberg
- C. La discontinuité de Lehmann
- D. La discontinuité des 660 kilomètres
Réponse
A. La discontinuité de Mohorovičić — Le Moho, découvert en 1 909, sépare la croûte du manteau.
Que signale une vitesse des ondes sismiques qui change brutalement à une certaine profondeur ?
- A. Un séisme en cours à cette profondeur
- B. Une zone de forte radioactivité
- C. Une discontinuité entre deux milieux
- D. La position exacte de l’épicentre
Réponse
C. Une discontinuité entre deux milieux — La vitesse dépend du milieu : un saut brutal marque le passage à un autre matériau ou à un autre état, une discontinuité.
Quelles ondes sismiques sont des ondes de cisaillement ?
- A. Les ondes P
- B. Les ondes P et les ondes S
- C. Les ondes S
- D. Aucune onde de volume
Réponse
C. Les ondes S — Les ondes S (secondes) cisaillent le milieu ; les ondes P le compriment et le dilatent.
Au-delà de 105° de l’épicentre, aucune onde S directe n’arrive. On en déduit que :
- A. le noyau externe est liquide
- B. la graine est liquide
- C. le manteau inférieur est liquide
- D. le noyau externe est très froid
Réponse
A. le noyau externe est liquide — Pour atteindre ces stations, les ondes traversent le noyau ; les ondes S ne passent pas les liquides : le noyau externe est liquide.
Que donne le modèle PREM ?
- A. La position des plaques et leur vitesse en cm par an
- B. La température de surface de chaque océan
- C. La date et le lieu des grands séismes du siècle
- D. La vitesse des ondes et la densité selon la profondeur
Réponse
D. La vitesse des ondes et la densité selon la profondeur — PREM (1 981) décrit la Terre « moyenne » : vitesses des ondes P et S et densité en fonction de la profondeur.
Le gradient géothermique mesure…
- A. la chaleur perdue par m² de surface
- B. la hausse de température avec la profondeur
- C. la température au centre de la Terre
- D. la vitesse des ondes selon la profondeur
Réponse
B. la hausse de température avec la profondeur — Le gradient, en °C/km, est l’augmentation de température avec la profondeur ; la chaleur perdue par m² est le flux.
Quelle température marque à peu près la base de la lithosphère ?
- A. Environ 1 300 °C
- B. Environ 100 °C
- C. Environ 600 °C
- D. Environ 5 000 °C
Réponse
A. Environ 1 300 °C — La limite lithosphère/asthénosphère suit à peu près l’isotherme 1 300 °C.
Comment la chaleur traverse-t-elle la lithosphère ?
- A. Par convection
- B. Par rayonnement
- C. Par conduction
- D. Par des courants de magma
Réponse
C. Par conduction — La lithosphère est rigide : la chaleur y passe de proche en proche, sans déplacement de matière.
En tomographie, une anomalie de vitesse négative indique en général une roche…
- A. plus froide que la moyenne
- B. entièrement fondue
- C. plus riche en granite
- D. plus chaude que la moyenne
Réponse
D. plus chaude que la moyenne — Les ondes sont plus lentes dans une roche plus chaude, moins rigide ; elle reste solide.
D’où vient la chaleur interne de la Terre ?
- A. Du frottement des plaques entre elles
- B. De la radioactivité et de la chaleur initiale
- C. Du rayonnement solaire absorbé par le sol
- D. De la combustion du carbone du manteau
Réponse
B. De la radioactivité et de la chaleur initiale — Désintégration de l’uranium, du thorium et du potassium, et chaleur héritée de la formation de la Terre.
Niveau moyen ★★ — 12 questions
Un forage mesure 10 °C en surface et 74 °C à 2 000 m. Quel est le gradient géothermique ?
- A. 37 °C/km
- B. 3,2 °C/km
- C. 32 °C/km
- D. 64 °C/km
Réponse
C. 32 °C/km — G = (74 − 10) ÷ 2 = 64 ÷ 2 = 32 °C/km. 37 °C/km oublie de retirer la température de surface (74 ÷ 2).
Avec VP = 5,6 km/s, VS = 3,2 km/s et un délai S − P de 15 s, la distance au foyer vaut :
- A. 112 km
- B. 84 km
- C. 48 km
- D. 1 120 km
Réponse
A. 112 km — d = 15 × (5,6 × 3,2) ÷ (5,6 − 3,2) = 15 × 17,92 ÷ 2,4 = 268,8 ÷ 2,4 = 112 km.
Avec λ = 3,0 W·m⁻¹·K⁻¹ et un gradient de 24 °C/km, le flux géothermique vaut :
- A. 7,2 mW/m²
- B. 720 mW/m²
- C. 8,0 mW/m²
- D. 72 mW/m²
Réponse
D. 72 mW/m² — G = 0,024 K/m ; φ = 3,0 × 0,024 = 0,072 W/m² = 72 mW/m².
Surface à 14 °C, gradient de 26 °C/km : quelle température à 2,5 km ?
- A. 65 °C
- B. 79 °C
- C. 40 °C
- D. 100 °C
Réponse
B. 79 °C — T = 14 + 26 × 2,5 = 14 + 65 = 79 °C. 65 °C oublie la température de surface ; 100 °C multiplie (14 + 26) par 2,5.
Sous une station, la vitesse des ondes P passe brutalement de 6,5 à 8,0 km/s vers 38 km de profondeur. Cette limite est :
- A. le Moho
- B. la discontinuité de Gutenberg
- C. la base de la lithosphère
- D. la zone de faible vitesse
Réponse
A. le Moho — Le passage d’environ 6 à 8 km/s marque l’entrée dans le manteau : c’est le Moho, ici sous une croûte continentale épaisse.
Une onde P parcourt 300 km en 37,5 s. Sa vitesse et le milieu traversé :
- A. 8,0 km/s, typique de la croûte
- B. 11,3 km/s, typique de la graine
- C. 8,0 km/s, typique du manteau
- D. 6,0 km/s, typique du granite
Réponse
C. 8,0 km/s, typique du manteau — V = 300 ÷ 37,5 = 8,0 km/s, valeur caractéristique du manteau supérieur (la croûte est vers 6 km/s).
Une onde passe d’une roche à 5,0 km/s dans une roche à 8,0 km/s. L’angle limite vaut environ :
- A. 51,3°
- B. 38,7°
- C. 62,5°
- D. 0,625°
Réponse
B. 38,7° — sin iℓ = 5,0 ÷ 8,0 = 0,625, d’où iℓ ≈ 38,7°. 51,3° est son complément, 0,625 est le sinus et non l’angle.
PREM prévoit 6,00 km/s ; on mesure 6,18 km/s. Anomalie et interprétation :
- A. +3 % : roche plus chaude
- B. −3 % : roche plus chaude
- C. +0,18 % : roche plus froide
- D. +3 % : roche plus froide
Réponse
D. +3 % : roche plus froide — (6,18 − 6,00) ÷ 6,00 × 100 = 0,18 ÷ 6,00 × 100 = +3 % : ondes plus rapides, roche plus froide que la moyenne.
Une onde passe d’une roche à 8,0 km/s dans une roche à 4,0 km/s. Le rayon réfracté :
- A. s’écarte de la normale
- B. n’est pas dévié du tout
- C. est entièrement réfléchi
- D. se rapproche de la normale
Réponse
D. se rapproche de la normale — Vers un milieu plus lent, sin i₂ = sin i₁ × 4,0 ÷ 8,0 : l’angle diminue, le rayon se rapproche de la normale.
Une roche de densité 3,3 a un volume de 15 cm³. Sa masse :
- A. 4,5 g
- B. 49,5 g
- C. 18,3 g
- D. 495 g
Réponse
B. 49,5 g — Densité 3,3 → 3,3 g/cm³ ; 3,3 × 15 = 49,5 g (une péridotite). 4,5 g vient d’une division (15 ÷ 3,3), 18,3 g d’une somme.
Que reçoit une station située à 150° de l’épicentre ?
- A. Des ondes P passées par le noyau, sans onde S directe
- B. Aucune onde : la station est dans la zone d’ombre
- C. Des ondes P et des ondes S directes, comme près du foyer
- D. Des ondes S directes passées par la graine solide
Réponse
A. Des ondes P passées par le noyau, sans onde S directe — À 150°, au-delà de la zone d’ombre (105° à 142°), arrivent des ondes P qui ont traversé le noyau ; les ondes S directes manquent au-delà de 105°.
VP = 6,0 km/s, VS = 3,5 km/s, délai S − P de 10 s. Distance au foyer :
- A. 35 km
- B. 60 km
- C. 84 km
- D. 95 km
Réponse
C. 84 km — 6,0 × 3,5 = 21 ; 6,0 − 3,5 = 2,5 ; 21 ÷ 2,5 = 8,4 ; 8,4 × 10 = 84 km. 95 km vient d’une somme des vitesses, 35 et 60 km d’une seule vitesse.
Niveau difficile ★★★ — 12 questions
Pourquoi les ondes S se propagent-elles dans l’asthénosphère ?
- A. Elle est liquide mais très visqueuse
- B. Elle est plus chaude que la lithosphère
- C. Elle est plus dense que la croûte
- D. Elle est solide malgré sa ductilité
Réponse
D. Elle est solide malgré sa ductilité — Les ondes S ne traversent que les solides : l’asthénosphère est un solide ductile, pas un liquide.
Dans la zone de faible vitesse, la baisse de vitesse des ondes s’explique par :
- A. une fusion totale de la péridotite
- B. une fusion partielle de moins de 1 %
- C. un enrichissement brutal en fer
- D. une infiltration d’eau de mer
Réponse
B. une fusion partielle de moins de 1 % — Le géotherme y frôle ou dépasse le début de fusion : une fusion partielle infime rend la roche moins rigide.
Pourquoi le gradient géothermique est-il faible dans le manteau convectif ?
- A. La convection homogénéise la température
- B. Le manteau ne produit aucune chaleur
- C. Les roches y conduisent très bien la chaleur
- D. La pression empêche tout échauffement
Réponse
A. La convection homogénéise la température — Les mouvements de matière transportent efficacement la chaleur et uniformisent la température.
Au-delà de la distance de croisement, les ondes réfractées sur le Moho arrivent avant les directes car :
- A. leur trajet, en ligne droite, est plus court que celui des directes
- B. ce sont des ondes S, plus rapides que les ondes P
- C. elles voyagent en partie dans le manteau, plus rapide
- D. elles ne traversent pas du tout la croûte
Réponse
C. elles voyagent en partie dans le manteau, plus rapide — Leur trajet est plus long, mais une partie se fait à ≈ 8 km/s dans le manteau, contre ≈ 6 km/s dans la croûte.
« Le manteau est liquide puisque la lave des volcans en provient. » Quelle réponse est correcte ?
- A. Exact : sous la croûte, le manteau est un océan de magma
- B. Faux : il est solide et ne fond que localement
- C. Exact pour le seul manteau inférieur
- D. Faux : il est gazeux sous 660 km
Réponse
B. Faux : il est solide et ne fond que localement — Les ondes S traversent tout le manteau : il est solide ; les magmas naissent d’une fusion partielle locale.
Pourquoi aucune onde P directe n’arrive-t-elle entre 105° et 142° de l’épicentre ?
- A. Le noyau externe, liquide, arrête toutes les ondes P qui y entrent
- B. Le manteau absorbe les ondes P au-delà de 105°
- C. La graine renvoie toutes les ondes P vers le foyer
- D. Les rais sont déviés par réfraction à l’entrée du noyau
Réponse
D. Les rais sont déviés par réfraction à l’entrée du noyau — Les ondes P traversent les liquides ; la chute de vitesse à 2 900 km les dévie et elles n’émergent pas dans cette zone.
Sous un vieux craton, à 150 km de profondeur, la péridotite est à 1 100 °C. On y est :
- A. dans la lithosphère, encore froide et rigide
- B. dans l’asthénosphère, comme partout à 150 km
- C. dans la croûte continentale, très épaisse
- D. dans une zone où le manteau est fondu
Réponse
A. dans la lithosphère, encore froide et rigide — Le critère est thermique, pas une profondeur fixe : sous 1 300 °C, c’est encore la lithosphère, qui atteint 150 à 200 km sous les cratons.
Près d’une fosse, des séismes se produisent à 600 km de profondeur, mais pas ailleurs à cette profondeur. Pourquoi ?
- A. Le manteau y est liquide et vibre plus facilement
- B. Le noyau y remonte plus près de la surface
- C. La plaque qui plonge est froide et reste cassante
- D. La pression y est plus faible que dans le reste du manteau
Réponse
C. La plaque qui plonge est froide et reste cassante — Un séisme suppose une roche cassante : la lithosphère plongeante, encore froide, casse ; l’asthénosphère chaude et ductile se déforme sans rompre.
Pourquoi dit-on que les anomalies de la tomographie sont faibles ?
- A. Elles ne concernent que la croûte continentale, très mince
- B. Elles ne se mesurent que sous les grands océans du globe
- C. Elles valent quelques %, contre ≈ 40 % de chute au noyau
- D. Elles disparaissent quelques jours après chaque grand séisme
Réponse
C. Elles valent quelques %, contre ≈ 40 % de chute au noyau — Les écarts à PREM se comptent en pour cent, bien moins que les sauts de vitesse aux discontinuités (13,7 → 8,1 km/s au noyau).
Pourquoi la croûte continentale produit-elle plus de chaleur que la croûte océanique ?
- A. Elle concentre uranium, thorium et potassium
- B. Elle est plus proche du noyau, très chaud
- C. Elle est plus dense que la croûte océanique
- D. Elle contient du magma liquide en permanence
Réponse
A. Elle concentre uranium, thorium et potassium — Les éléments radioactifs sont concentrés surtout dans la croûte continentale : leur désintégration y produit de la chaleur.
Quelle donnée montre que la graine est solide ?
- A. Elle est plus froide que le noyau externe
- B. Elle est faite de roches silicatées légères
- C. Les ondes P y sont plus lentes que dans le manteau
- D. Les ondes S s’y propagent dans le modèle PREM
Réponse
D. Les ondes S s’y propagent dans le modèle PREM — Les ondes S ne traversent que les solides ; la graine est pourtant plus chaude que le noyau externe : c’est la pression qui la garde solide.
« La lithosphère s’arrête au Moho. » Quelle correction faut-il apporter ?
- A. Elle s’arrête à la discontinuité de Gutenberg
- B. Elle comprend aussi le manteau jusqu’à ≈ 1 300 °C
- C. Elle ne comprend que la croûte océanique
- D. Elle s’arrête au sommet d’une couche de manteau liquide
Réponse
B. Elle comprend aussi le manteau jusqu’à ≈ 1 300 °C — Le Moho sépare croûte et manteau ; la lithosphère inclut aussi le manteau lithosphérique, rigide, jusqu’à l’isotherme 1 300 °C environ.
Moi c'est Ben, j'ai créé ce site pour aider le plus d'élèves possible, partout en France. Je peux aussi reprendre avec toi ce qui coince en cours particulier : en visio, ou à domicile si tu es à Marseille.
Prof de SVT à Marseille · Cours particuliers au lycée · Aide aux devoirs