Les séismes et les volcans

Exercice 1 — Définitions et vocabulaire
1. Le foyer (ou hypocentre) d'un séisme (1 pt)
Le foyer (ou hypocentre) est le point en profondeur dans la lithosphère où se produit la rupture brutale des roches lors d'un séisme. C'est à partir de ce point que l'énergie est libérée et que se propagent les ondes sismiques dans toutes les directions.

2. Différence entre magma et lave (1 pt)
Le magma est la roche fondue lorsqu'elle se trouve encore en profondeur, dans la chambre magmatique ou la cheminée volcanique.
La lave est cette même roche fondue lorsqu'elle a atteint la surface lors d'une éruption volcanique.
Il s'agit donc de la même matière, désignée par deux noms différents selon sa position.

3. La nuée ardente (1 pt)
Une nuée ardente est un mélange à très haute température (jusqu'à 800 °C) de gaz brûlants, de cendres et de fragments de lave qui dévale les flancs d'un volcan à très grande vitesse (jusqu'à 700 km/h).
Elle est particulièrement dangereuse car elle se déplace trop vite pour être fuite, brûle et asphyxie tout sur son passage, et peut toucher des zones éloignées du cratère en quelques secondes.
Exemple : la nuée ardente du mont Pelée (Martinique, 1902) a détruit Saint-Pierre en quelques minutes, tuant ~30 000 personnes.

4. L'asthénosphère et son rôle (1 pt)
L'asthénosphère est une zone du manteau supérieur qui se trouve sous la lithosphère rigide. Elle est composée de roches solides mais suffisamment ductiles (déformables) pour se comporter comme un fluide très visqueux sur de longues durées.
Son rôle : elle permet le déplacement des plaques tectoniques, qui « glissent » lentement sur cette couche déformable, entraînant les mouvements responsables des séismes et du volcanisme.

Exercice 2 — Schéma à légender
Légende attendue (4 pts — 1 pt par élément)

Sur le schéma d'un séisme, les quatre éléments à placer et légender correctement sont :

• Foyer (hypocentre) : point situé en profondeur, dans la lithosphère, là où la rupture des roches se produit. C'est l'origine des ondes sismiques. (1 pt)
• Épicentre : point situé en surface, à la verticale du foyer. C'est là que les secousses sont généralement les plus intenses et les dégâts les plus importants. (1 pt)
• Ondes sismiques : représentées par des cercles ou des arcs concentriques qui se propagent à partir du foyer dans toutes les directions, à travers les roches. (1 pt)
• Faille : fracture dans les roches le long de laquelle s'est produit le glissement (rupture). Le foyer se situe sur cette faille. (1 pt)

Rappel schématique :
Surface terrestre : Épicentre (en surface, au-dessus du foyer)
↕ (ligne verticale)
En profondeur : Foyer sur la Faille
→ Ondes sismiques se propagent en cercles depuis le foyer

Exercice 3 — Comparer deux types de volcans
1. Tableau comparatif (5 pts — 0,5 pt par case)

Critère	Volcan effusif	Volcan explosif
Viscosité de la lave	Faible — lave fluide, peu visqueuse	Élevée — lave visqueuse, riche en silice
Produits émis	Coulées de lave (et gaz)	Cendres, pyroclastes, nuées ardentes, gaz
Forme du volcan	Bouclier étalé, pentes douces	Cône raide (stratovolcan)
Niveau de danger	Modéré : coulées lentes, évacuation possible	Très élevé : explosions soudaines et violentes
Exemple de volcan	Piton de la Fournaise (La Réunion), Mauna Loa (Hawaï)	Mont Pelée (Martinique), Vésuve (Italie), Pinatubo (Philippines)

2. Explication de la dangerosité (1 pt)
Les volcans explosifs sont plus meurtriers que les volcans effusifs car ils produisent des nuées ardentes, des explosions violentes et des projections de pyroclastes qui se propagent à très grande vitesse (jusqu'à 700 km/h) sans laisser le temps à la population de s'échapper, contrairement aux coulées de lave lentes des volcans effusifs.
Justification : la lave visqueuse piège les gaz dissous dont la pression croît jusqu'à l'explosion soudaine, rendant le phénomène brutal et imprévisible.

Exercice 4 — Répartition des séismes et des volcans
1. Localisation sur planisphère (3 pts)

Deux zones de subduction (1 pt chacune) :

• Ceinture de feu du Pacifique (côte ouest des Amériques, Japon, Philippines, Indonésie) : la plaque océanique Pacifique ou Nazca plonge sous les plaques continentales adjacentes.
• Arc des Antilles (Caraïbes) : la plaque Caraïbe et la plaque atlantique génèrent une subduction, avec des volcans explosifs comme le mont Pelée.

(Autres réponses acceptées : subduction Chili-Pérou, fosse des Mariannes, arc alpin, etc. — 1 pt par zone correctement nommée et localisée)

Une dorsale océanique (1 pt) :

• Dorsale médio-atlantique : chaîne de montagnes sous-marines qui court du nord au sud de l'océan Atlantique, entre la plaque américaine et la plaque eurasienne/africaine. Les deux plaques s'écartent, créant du nouveau plancher océanique.

(Autres dorsales acceptées : dorsale du Pacifique, dorsale indienne, etc.)

2. La Ceinture de feu du Pacifique (1 pt)
La « Ceinture de feu du Pacifique » est une zone qui encercle l'océan Pacifique, caractérisée par une très intense activité sismique et volcanique. Elle regroupe environ 75 % des volcans actifs du globe.
Elle concentre autant de volcans et de séismes car elle correspond aux zones de subduction où les plaques océaniques (plaque Pacifique, plaque Nazca…) plongent sous les plaques voisines : ce mouvement génère des failles actives (séismes puissants) et une fusion des roches qui alimente des volcans explosifs.

Exercice 5 — Raisonnement scientifique
Éruption du mont Pelée (1902) — explication du bilan humain (2 pts)

Type de volcan (0,5 pt) :
Le mont Pelée est un volcan explosif (stratovolcan), situé en zone de subduction (arc des Antilles). Sa lave est très visqueuse, riche en silice, ce qui piège les gaz dissous sous pression.

Phénomène responsable du bilan (1 pt) :
Le phénomène responsable des ~30 000 morts en quelques minutes est une nuée ardente. Lors de l'éruption du 8 mai 1902, la pression accumulée par les gaz piégés dans la lave visqueuse a provoqué une explosion latérale violente. Il en a résulté un mélange brûlant de gaz, de cendres et de fragments de lave (la nuée ardente), qui a dévalé le flanc du volcan à très grande vitesse vers la ville de Saint-Pierre.

Justification de la rapidité et de la létalité (0,5 pt) :
La nuée ardente se déplace à plusieurs centaines de km/h à des températures pouvant dépasser 500 à 800 °C. Elle a atteint la ville de Saint-Pierre en quelques minutes, sans laisser aucune possibilité de fuite aux habitants. Elle brûle, asphyxie et détruit tout sur son passage. C'est ce caractère soudain et extrêmement rapide, propre aux volcans explosifs, qui explique le bilan catastrophique.