Les éruptions volcaniques sont toujours spectaculaires et parfois dévastatrices. Elles sont le signe que la terre libère de l'énergie, mais il y a d'autres manifestations de l'activité du globe terrestre: déformations superficielles et profondes, flux thermique, hydrothermalisme, et bien sur les séismes.
     Ce T.P. vous montrera les apports de la sismologie à la connaissance de la structure du globe.

1°) Expliquez les mots: épicentre, magnitude, intensité, foyer, répliques, faille inverse

.Epicentre: projection, sur la surface de la terre, du foyer, le point plus ou moins profond où se produit la rupture initiale d'un tremblement de terre.
Intensité: L'intensité des dégâts causés par un séisme se mesure avec une échelle graduée de I à XII, c'est l'échelle de Mercalli ou MKS (de Medvedev, Sponheuer et Karnik).
Magnitude: échelle élaborée en 1935 par Charles Richter et Beno Gutemberg qui mesure l'énergie libérée au foyer d'un tremblement de terre. Il n'y a donc qu'une magnitude par séisme. Cette échelle est dite ouverte car elle n'a aucune limite inférieure ou supérieure. Elle suit une progression logarithmique et sa valeur s'écrit en chiffres arabes. L'échelle de richter ne commence pas à 1 et ne finit pas à 9: elle est ouverte. les appareils actuels pouvant détecter des secousses beaucoup plus faibles que ceux existant en 1935, il y a parfois des magnitudes inférieures à 1. Pour les séismes de très fortes magnitudes, auxquels l'échelle de Richter n'était pas adaptée, Hiro Kanamuri a imaginé une échelle particulière. On a rarement mesuré ainsi des magnitudes 9; mais peut-être arrivera-t-on un jour à des magnitudes 10 ou 11.
Foyer: point plus ou moins profond où se déclenche un tremblement de terre. De 0 à 30 km de profondeur, les foyers sont dits superficiels et sont de beaucoup les plus nombreux. De 30 à 300km, ils sont dits intermédiaires. De 300 à 720 km, ils sont dits profonds.
Répliques: secousses qui se produisent après la secousse principale; leur amplitude est décroissante au fil du temps.
Faille inverse:  faille de compression où le rejet transversal correspond à un raccourcissement( il y a alors chevauchement du compartiment situé au dessus du plan de faille sur l'autre compartiment.
2°) Donnez la signification des "lignes isoséistes" plus ou moins concentriques tracées sur la carte.
Les cercles concentriques tracés sur la carte correspondent aux lignes isoséistes:lignes qui joignent les points où l'intensité (échelle de Mercalli ou MKS) est la même.
3°) En utilisant les données de la carte, faites une coupe de l'écorce terrestre de LEINAKAN à KIROVAKAN; placer le foyer et l'épicentre du séisme.
4°) Recherchez les raisons de l'ampleur des dégâts.
L'ampleur des dégâts est due:
- à la présence d'une faille qui a rejoué lors du séisme
- à la faible profondeur du foyer
- à la présence d'une ville importante dans la zone épicentrale
- à la magnitude du séisme.

1°) La base de temps:
         -Combien le rouleau fait-il de tours en une heure?- Le rouleau fait 4 tours en une heure.
         -Quelle est la vitesse de déroulement du papier en cm/min ? La vitesse de déroulement du papier est de 6 cm/min
     2°) Étude de l'enregistrement du séisme n°15:
         -Quelle distinction faites vous  entre les bruits de fond microsismiques et les ondes sismiques.
Les bruits de fond microsismiques ont une amplitude très faible alors que les ondes sismiques ont une forte amplitude.
         -A quoi peuvent être dus les bruits de fond?
Les bruits de fond correspondent aux activités humaines, au vent, aux marées terrestres et aux vagues.
     3°) Distinction des deux types d'ondes P et S:
         -quelle onde arrive la première à chaque "séisme" ?
L' onde P arrive la première à chaque "séisme".
         -quelle est l' amplitude de chaque type d'onde ?
L'amplitude de l'onde S est plus forte que celle de l'onde P (donner les amplitudes en cm).
         -pourquoi les ondes P et S n'arrivent-elles pas simultanément ?
Les ondes P et S n'ont pas la même vitesse: les ondes P sont plus rapides que les ondes S.
     4°) Étude d'autres secousses:
         -A quelle heure exactement apparaissent les ondes 13P, 11P, 11S, 19P, 19S (en h,min,s) ?
Les heures doivent être données avec une précision de 5 secondes
         -Quel est le retard entre 19P et 19S (en s) ? Retard entre 19P et 19S avec 5s de précision.
         -Trouvez les séismes dont l'intensité est telle qu'elle sature l'appareil?
les ondes qui saturent l'appareil, sont celles dont l'amplitude dépasse la sensibilité de l'appareil. les séismes de la fin de matinée n° 1,2 et 3 ont une intensité qui sature le sismographe utilisé.
         -Le séisme 15 ne présentant pas d'ondes L recherchez sur le sismogramme, des séismes présentant des ondes L (grande période).
Les ondes L sont des ondes de forte amplitude (il n'est pas interdit de donner une période pour les ondes L et leur amplitude); elles sont visibles pour les secousses 1,2 et 3 de la fin de la matinée.     
5°) Evaluation du retard des ondes S par rapport aux ondes P:
     - Les séismes se classent en 2 catégories (présenter les résultats dans un tableau).
     - De quoi dépend le retard entre P et S?
Le retard entre P et S est proportionnel à la distance parcourue par les ondes (entre l'épicentre et la station d'enregistrement): plus la distance épicentre station est grande, plus le retard est important.
     - Quelle remarque peut-on faire sur les retards mesurés pour les différents séismes étudiés? En déduire le nombre de zones sismiques mises en évidence par ce document? Rechercher les épicentres de ces séismes.
Deux zones sismiques sont mises en évidence par ce document (Le Frioul en Italie et El Asnam en Algérie); les distances épicentre station ( Aix- Frioul et Aix-El Asnam) peuvent être évaluées avec les courbes hodochrones.

Troisième partie: localisation de l'épicentre d'un séisme.

Ouvrir sismolog:
Faire fichier/ouvrir un séisme de la base

Et suivre les indications qui se trouvent à la page: http://www.ac-orleans-tours.fr/svt/logiciels/sismolog/html/index2.htm?hodochro.htm

Voir aussi : http://www2.ac-lyon.fr/enseigne/biologie/telecharge/sismolyc.pdf et http://www.educnet.education.fr/svt/anim/ticeamiens501/sismolog/hodochrones.html

1°) Imprimez une carte sur laquelle vous indiquerez les noms des stations d'enregistrement et l'épicentre.

Partie non corrigée, ne pose pas de difficulté.

2°) Pour le séisme choisi faire un tableau Excel avec la distance entre la station et l'épicentre, le temps d'arrivée des ondes P et le temps d'arrivée des ondes S et le nom de la station. Tracer sur un même graphe les temps d'arrivée des ondes P et S en fonction de la distance à l'épicentre.

On obtient des courbes dites hodochrones, comme la distance épicentre station est faible, elles peuvent être assimilées à des droites.

3°) Interprétez les courbes obtenues (appelées hodochrones), et dites comment il est possible de localiser l'épicentre d'un séisme avec le retard des ondes S par rapport aux ondes P, de trois stations.
L'animation suivante permet de trouver la distance épicentre station connaissant le retard des ondes S par rapport aux ondes P avec l'aide des courbes hodochrones.
Sur la carte il suffit ensuite de tracer trois cercles ayant comme centre la station et comme rayon la distance épicentre station; ils se recoupent au niveau de l'épicentre.

Pour en savoir plus

Afin de mieux connaître la nature de la croûte dans une région continentale, on provoque un séisme artificiel. A des stations différentes on procède à des enregistrements. Les temps d'arrivées des différentes ondes sont indiqués dans le tableau suivant:

1°) Quelles sont les trois sortes d'ondes?

les trois sortes d'ondes sont les ondes directes, les ondes réfléchies et les ondes qui se réfractent deux fois avec un angle limite. dans le tableau précédent ces ondes sont mélangées.

2°) Faire une représentation graphique de ces résultats.en regroupant les résultats par type d'ondes.

Partie non corrigée.
3°) A partir de ces données, on calculera les vitesses V1 et V2 des ondes dans les deux couches traversées ainsi que l'épaisseur de la première couche.

Partie non corrigée.

Si si quelqu'un a recopié cet exercice avec Word ou a son fichier Excel, il peut me l'envoyer. D'avance merci.