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Spécialité SVT 1ʳᵉ

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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
Trois QCM de 12 questions sur la structure du globe : facile pour les notions (roches, Moho, ondes P et S, PREM, gradient), moyen pour les calculs (gradient, flux, distance au foyer, densité, anomalie), difficile pour raisonner sur l’asthénosphère, la zone d’ombre, les séismes profonds et la tomographie. Chaque réponse est expliquée.

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
  1. 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.

  2. 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.

  3. 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.

  4. 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.

  5. 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.

  6. 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.

  7. 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.

  8. 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.

  9. 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.

  10. 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.

  11. 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.

  12. 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
  1. 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).

  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.

  3. 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.

  4. 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.

  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.

  6. 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).

  7. 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.

  8. 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.

  9. 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.

  10. 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.

  11. 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°.

  12. 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
  1. 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.

  2. 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.

  3. 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.

  4. 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.

  5. « 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.

  6. 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.

  7. 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.

  8. 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.

  9. 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).

  10. 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.

  11. 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.

  12. « 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.

Bloqué sur ce chapitre ?

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