Les séismes.

Problème.- Les tremblements de terre ont toujours terrifié les populations. Venues des profondeurs, les forces gigantesques mises en jeu font naître l'angoisse. Le socle continental, support de toute existence et qui semble indestructible, devient brutalement un repère incertain.  La vie de chacun apparaît alors d'autant plus vulnérable. 

     Rechercher les causes des séismes est le premier objectif poursuivi.

1- Les effets des séismes à la surface de la Terre.

A partir de différents documents, on se propose de rassembler des informations sur les manifestations des séismes pour émettre des hypothèses quant aux causes de leur survenue.

  Les séismes ou tremblements de terre, sont une manifestation de l’activité du globe terrestre.

  Les séismes peuvent provoquer des destructions importantes et changer l’aspect des paysages, en décalant les terrains de part et d’autre de grandes fractures, les failles.

  L’importance des destructions permet d’évaluer l’intensité d’un séisme par rapport à l’échelle MSK. (voir le document b. page 72)

   La magnitude, indiquée par l’échelle de Richter, mesure l’énergie libérée par le séisme.  

2- Les mouvements associés aux séismes et les ondes sismiques.

Étudier les documents pages 60 et 61 et répondre aux questions correspondantes. 

  Les séismes sont liés à des déplacements de masses rocheuses. 

  Soumises à d’importantes contraintes, des roches finissent par céder : un séisme a pour origine une rupture brutale de roches en profondeur, au foyer. Cette rupture engendre des ondes sismiques qui, lorsqu’elles atteignent la surface, provoquent des secousses. La zone de leur intensité maximale est l’épicentre situé à la verticale du foyer.

-   Étudier les informations  pages 62 et 63 et le document « les sismographes ».

-         Consulter la page « sismo des écoles » sur le site de votre professeur afin de poursuivre les activités réalisées en cours; ce dernier fait part des sismogrammes relevés en continu sur le sismographe du collège situé dans le local annexé à la salle 42. 

  Les sismogrammes sont des enregistrements des ondes sismiques effectués par des sismographes ou sismomètres. Ils montrent que ces ondes se déplacent à une vitesse  de quelques km/s. Ils permettent de localiser l’épicentre, le foyer, et d’estimer l’énergie libérée au foyer. 

-   Exercices n°6 et n°7 pages 71 - 72.

-  Détermination de l’épicentre et de l’intensité d’un séisme au foyer selon l’échelle de Richter : http://vcourseware.sonoma.edu/      (This is an U.S. site ; please, click on « Virtual Earthquake ») 

3- La répartition des séismes à la surface du globe. 

-  Se reporter à la carte n°14 page 64 

  Les séismes dus à des mouvements d’écartement sont localisés principalement sur les dorsales océaniques. 

 Les séismes associés à des mouvements de rapprochement sont fréquents le long des fosses océaniques et dans les zones de chaînes de montagnes. Les autres zones du globe terrestre sont moins exposées au risque sismique. 

4- Prévision et prévention des risques sismiques. 

-   Exploiter les documents n°16 et n°17 page 66 puis ceux de la page 67. 

 La France métropolitaine - la Provence notamment -, les Antilles, sont soumises au risque sismique. 

  Des Plans d’Exposition aux Risques naturels majeurs imposent des règles de constructions parasismiques dans les zones affectées par des séismes. L’information des populations concernées contribue à réduire les risques dans les zones à forte sismicité. 

-         Exercice n°5 page 70.

-   Application des règles parasismiques de construction dans la région PACA :

http://jupiter.u-3mrs.fr/~ms422AWW/sispara1.htm

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Le volcanisme

Problème.- On se propose d’étudier les conséquences des activités volcaniques à la surface de le Terre  pour en déterminer les causes.

 1- Les manifestations de l’activité volcanique.

      1.1- L’activité volcanique effusive.

>>>Exploiter les documents faisant état d’une éruption du Piton de la Fournaise à dans l’île de la Réunion (film et  p. 74-75) pour recenser les manifestations de l’activité volcanique.

  Au Piton de la Fournaise (Île de la Réunion), elle se caractérise par l’émission de laves fluides, formant des coulées.

  Elle s’accompagne de projections de fragments de lave qui s’accumulent pour constituer un cône.

  A chaque éruption, la lave refroidie produit de nouvelles roches qui modifient les paysages de l’île. 

1.2- L’activité volcanique explosive.

>>>Étudier les documents relatifs au mont Saint Helens - N.O. des USA- (p. 76 et 77) ; répondre aux questions correspondantes.

 Elle se caractérise par de violentes explosions qui projettent en altitude des panaches de cendres.

 Elle se manifeste aussi par l’émission de nuées ardentes, nuages de gaz à très haute température, chargés de cendres et de blocs ; elles s’écoulent à grande vitesse sur les flancs du volcan lors de certaines éruptions.

 Au fond du cratère, la lave visqueuse constitue un dôme.  

>>>Exercices n°4 et n°6 p. 86. 

Problème.- Il s’agit de rechercher dans les produits volcaniques émis des indices permettant d’expliquer comment ils se sont formés.

2- La formation des roches volcanique. 

>>>Observer des échantillons, des lames minces et les documents correspondants(p.78 -79)

  En se refroidissant, les laves se transforment en roches volcaniques.

  Ainsi les laves fluides des volcans effusifs donnent des basaltes denses et sombres tandis que des dômes de volcans explosifs sont constitués d’andésite, plus claire.

  Ces deux roches présentent des minéraux cristallisés, grands cristaux et microlites, inclus dans un verre.

>>>Argumenter pour expliquer les différences de structures observées à l’aide des doc. 14-15-16.

  Les gros cristaux se forment lors d’un refroidissement lent du magma avant l’éruption.

  Les microlites et le verre se constituent seulement durant le refroidissement rapide de la lave en surface. 

Problème.- On se demande si les diverses manifestions du volcanisme sont réparties selon certaines données géographiques  facilement identifiables. 

>>>Exercices n°8 p. 87.

3- La répartition mondiale du volcanisme actif. 

>>>Étudier la carte p. 94. puis doc. p.96-97.

  Les volcans basaltiques sont isolés au milieu des océans (Île de la Réunion, Îles Hawaï), groupés en Afrique centrale et près de la Mer Rouge, alignés le long des dorsales océaniques qui sont les zones volcaniques actives les plus vastes.

  Les volcans andésitiques sont localisés sur les marges continentales en bordure du Pacifique et au niveau d’arcs insulaires (Antilles, Japon.)

>>>Exercices n°1, 2, 3 p 98. 

Problème.- On étudie en quoi certains  paysages actuels ont été modifiés par un volcanisme ancien : il s'agit de s’interroger sur les éventuels changements dans la répartition des volcans actifs au cours du temps.

4- Les paysages façonnés par le volcanisme ancien.

>>>Exploiter les documents p. 80 à 83.

  Les dômes, les cônes volcaniques et les coulées de laves d’Auvergne témoignent d’activités volcaniques explosives et effusives anciennes.

>>>Exercice n°9 p. 88.

Problème.- On cherche enfin à établir une relation entre les études scientifiques du volcanisme et la prévision des risques volcaniques. 

5- La prévision des risques volcaniques.

>>>Résoudre les exercices p. 98 et 99.

 La fréquence et l’intensité des séismes, les déformations du cône volcanique, les variations anormales de la température du sol… liées aux poussées du magma, permettent d’annoncer l’imminence d’une éruption.

 La reconstitution d’éruptions anciennes aide à délimiter les zones dangereuses autour du volcan.

>>>Exercice n°6 p. 102.

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La machine Terre

     A l’occasion de cette étude, il faudra acquérir les notions et les compétences indiquées dans le tableau ci-dessous.  

Problème.- Les séismes et le volcanisme montrent l’existence d’une activité interne de la Terre. On se propose de rechercher les causes de ces manifestations.  

1- La surface de la Terre et ses mouvements.  

w  Exploitation d’un film et des doc. 1à 3 p 108 relatifs à la théorie d’Alfred Wegner.

w  Mesures télémétriques satellitaires de la distance entre des stations situées sur divers continents (doc. 4 p 109)  

   Toute la surface de la planète est affectée de mouvements.  

w  Recherche de la structure et des propriétés de la partie externe de la Terre pour expliquer la possibilité de tels mouvements.(doc. p 110 - 111)  

 La lithosphère est pourtant un ensemble très rigide formé par la croûte terrestre(continentale ou océanique) et le manteau supérieur ; son épaisseur varie de 5 à 100 km.

à   La croûte continentale est constituée en grande partie de granite.

à   La croûte océanique est de nature basaltique.

à La partie supérieure du manteau est formée, à tous niveaux de péridotite.

 La lithosphère repose sur l’asthénosphère moins rigide. 

w  Identification des différents mouvements observés à la surface de la Terre.   

2- Des zones d’expansion à la surface de la Terre.

w  Exploitation des doc. p 112 - 113.

 De part et d’autre d’une dorsale, les fonds océaniques les plus anciens s’écartent à raison de quelques centimètres par an.

 Les fissures créées sont comblées par du magma basaltique à l’origine d’une nouvelle croûte océanique qui migre de part et d’autre de la dorsale.  

w  Exploitation des doc. p 114 - 115.  

3- La disparition de la lithosphère océanique.  

 Au niveau des fosses océaniques, la lithosphère océanique disparaît en s’enfonçant dans l’asthénosphère : c’est la subduction.

 Ce phénomène est en relation avec la sismicité et le volcanisme explosif des marges continentales concernées (ex : la cordillère des Andes)

 La production de croûte océanique est compensée par sa disparition au niveau des zones de subduction.  

w  Exercices n° 5 et 7 p 115.

Problème.-  Les mouvements de la lithosphère s’effectuent dans différentes directions. On essaie d’en déterminer les causes.

w       Exploitation d la carte p 176 - 177puis du document n° 20 p116.  

4- Des plaques lithosphériques en mouvement.

 La lithosphère est fragmentée en plaques mobiles sur l’asthénosphère.

 Les frontières des plaques peuvent être délimitées par la répartition des séismes et des activités volcaniques :

w  les axes des dorsales océaniques sont les zones de divergence,

w  les zones de subduction sont des frontières de convergence.  

5- Le moteur du déplacement.    

w       Exploitation du film « La grande fissure » quant aux mines d’or en R.S.A. , du document n°21 p117, du document « What drives the plates ? »

 La température relativement élevée de l’intérieur de la Terre est due à une libération de chaleur par des éléments radioactifs qui se désintègrent.

 Dans les zones de subduction, la lithosphère, froide et dense, plonge dans l’asthénosphère, ce qui entraîne le mouvement de la plaque rigide et la remontée de l’asthénosphère plus chaude, donc moins dense, au niveau de la dorsale.

w       Exercice relatif à l’arc insulaire des Antilles n°5 p122-123.  

6- Ouverture et fermeture d’océans, déplacement de continents, collisions.    

w       Exploitation du film « La tectonique des plaques » et des documents p119.

  L’étude des roches trouvées dans l’Himalaya révèle qu’un océan séparait l’Inde du Tibet il y a 70 millions d’années.

  Entraîné par le déplacement de la plaque lithosphérique auquel il appartient, le continent indien est ainsi passé de l’hémisphère sud à l’hémisphère nord lors de cette fermeture océanique.

  La Mer Rouge résulte de l’écartement de l’Arabie et de l’Afrique à cause du rift actif d’une dorsale en formation.

 La collision entre deux continents entraîne la formation d’une chaîne de montagnes (ex : l’Himalaya).

 Ce phénomène se traduit par de nombreuses déformations :

 à  les failles, qui sont des déformations cassantes,

  à les plis, ondulations plus ou moins marquées des strates.

w       Exercice : répondre aux questions 4, 5 et 6 p119.

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