Correction exercice I
1. Les ondes P traversent la totalité des couches profondes du globe terrestre alors que les ondes S ne sont transmises par le noyau externe qui se comporte comme un liquide.
2. Une onde sismique accélère lorsque la densité du milieu traversé augmente. Par Contre elle ralentit si la densité diminue.
3. Les matériaux du noyau terrestre sont soumis à des pressions énormes ; ils. se comportent de ce fait comme des liquides dans le noyau externes et comme des solides dans la graine.
4. La quantité de chaleur provenant de l'intérieur du globe représente un flux d'énergie dérisoire par rapport au flux d'énergie d'origine solaire. -
5. Malgré la faible épaisseur de la croûte océanique au niveau des plaines abyssales, le flux géothermique est peu important dans ces régions.
6. La radioactivité naturelle des roches terrestres est très faible : elle joue cependant un rôle fondamental dans la production d'énergie interne.

Correction exercice II
1. bd — 2. cfe — 3. acde

Correction exercice III
1. La vitesse de propagation des ondes sismiques varie avec la densité des milieux traversés.
2. Au niveau d'une surface de discontinuité, le rai sismique subit généralement une réfraction.
3. Le dégagement de chaleur constituant le flux géothermique est une manifestation de l'énergie d’origine interne.
4. On connaît deux types principaux de météorites : celles formées de matériaux silicatés (aérolites) et celles constituées d’alliages de fer (sidérites).
5. L’énergie interne du globe a deux origines : la chaleur initiale, emmagasinée au moment de la formation de la planète, et la radioactivité naturelle de certains éléments présents dans les roches.

Correction exercice IV
1. Profondeur du Moho : 55 à 70km sous les chaînes de montagnes jeunes (Alpes, Andes).
40km sous les vieux massifs tels que l’Ecosse. 6 à 7km au niveau océanique.
2. Le manteau supérieur est de nature péridotite (Vp = 8km/s)
3. À partir documents 1 et 2 nous pouvons émettre-les hypothèses suivantes quant à l nature géologique des croûtes continentales et océaniques.
Vp =2 km/s ; Il y a donc des sédiments non consolidés au niveau des océans. ' ..
Vp =5 km/s; indique des sédiments consolidés présents au niveau des chaînes de montagnes jeunes.
Vp = 5,1 km/s : Indique la présence de basaltes au niveau des océans.
Vp =5,9; 6; 6,1 km/s: Granites présents uniquement au niveau continental, dans les jeunes chaînes de montagnes : Les Alpes, les Andes et dans les massifs érodés tels que l’Écosse.
Vp = 6,8 ; 6,9 ; 7,4 km/s : en domaine continental nous pouvons faire l'hypothèse de rencontrer des roches métamorphiques ou des gabbros.
Vp = 6,7 km/s: En domaine océanique nous pouvons émettre l'hypothèse de rencontrer des roches métamorphiques ou des gabbros.

Correction exercice V
1. Elles sont de vitesse et d’amplitudes moyennes par rapport aux ondes S et L. Elles se propagent dans les zones profondes du globe.
2.

3-a) Sous les montagnes ;
b) Sous les vallées et les fossés d'effondrement.
4. Elle est plus élevée dans la croûte océanique.
5. Croûtes continentale (5,6 Km/s) et océanique (6,5 à 7,6 Km/s).

Correction exercice VI
1.aGéothermie : Étude de la chaleur interne du globe terrestre.
b-Gradient géothermique: Augmentation de la température interne du globe terrestre avec la profondeur.
c.Flux géothermique : Transfert de chaleur de l'intérieur vers l'extérieur du globe terrestre.
2. Elle est due à une montée permanente d'un matériau chaud.
3. Cela est dû au refroidissement progressif du basalte à mesure que l’on s'éloigne de la dorsale.
4. Elle est due à l'accumulation progressive du basalte sur le plancher océanique.
5-C’est une zone de grandes fractures que l'on retrouve dans les régions axiales des dorsales océaniques ou des fossés d'effondrement.

Correction exercice VII
1-La croûte terrestre :
a-Définition : C est la partie superficielle du globe terrestre, limitée à sa base par la discontinuité de Mohorovicic.
b-Structure : Son épaisseur est variable, environ 10 km sous les océans et 35 à 40 km sous les continents arasés, 70 km sous les chaînes de montagnes jeunes.
c-Constitution : Elle présente deux zones séparées par la discontinuité de Conrad.
La croûte continentale, de nature granitique et la croûte océanique, de nature basaltique.
d-Schéma (Voir cours)
2. La subduction:
a-Définition : Enfoncement de la plaque océanique sous la plaque continentale.
b. Localisation : Elle a lieu dans une fosse océanique au niveau d'un plan incliné dit de Bénioff.
c-Moteur : C'est l'accrétion océanique, c'est-a-dire la mise en place d'un magma fluide sur l'axe de la dorsale qui en se refroidissant, éloigne les 2 bords du rift |’un de l'autre.
d.Conséquences: La subduction n'est pas continue, mais se fait par coups successifs, ce qui provoque de nombreux séismes. La fusion des matériaux due à la bousculade entre les 2 plaques qui s'entrechoquent provoque des phénomènes de magmatisme.
3-Comparaison entre marge continentale active et marge continentale passive.
a-Similitudes : Les deux correspondent à la région immergée de la bordure continentale qui fait l’accord avec les fonds océaniques. Elles comprennent :
- Un plateau continental: Zone presque plane faisant suite au littoral, légèrement inclinée vers le large à pente faible (<1°) large de 80 km en moyenne et profonde de 200 m au plus.
- Un talus continental : Zone à forte pente (5°) large de 80km en moyenne et profonde de 200 m au plus.
b-Divergences : Le glacis continental de la marge passive est remplacé par la fosse océanique (ou fosse marginale) dans la marge active. La marge active est marquée par une activité sismique importante; les foyers des séismes se répartissent selon une zone à peu prés plane inclinée de l’océan vers le continent et appelé « plan de Bénioff ».
c- Illustrations (Voir cours).

Correction exercice VIII
1. Dans les océans, au niveau de la zone d'accrétion du magma a lieu d'extension entre deux plaques.
2—a) Solide, b) Liquide (avec des cristaux).
3-Ce sont des roches plutoniques à un seul temps de formation et de cristallisation : Le refroidissement lent en profondeur a permis la formation de gros cristaux alors que le basalte est une roche effusive avec un refroidissement rapide en surface.
4-A est plus récent que B, B est plus récent que C.
5-a- SIAL; couche superficielle du globe constituée de silice et d'Aluminium.
b- Les roches sédimentaires et le granite.

Correction exercice IX
1. Certaines stations enregistrent deux trains d’ondes. Il faut donc placer deux points sur le graphique pour celles-ci pour tracer la courbe, il faut tenir compte des stations pour lesquelles un seul train d'ondes est enregistré.
2. Le calcul de vitesse repose sur la formule \(V = \frac{d}{t}\) où d est la distance et t le temps mis par les ondes pour arriver.

On observe que les ondes P directes atteignent les trois stations de la même vitesse.
3- Les ondes P sont les ondes de volume, c’est-à-dire quelles se propagent en profondeur dans le globe terrestre.
Elles peuvent être directes, ou réfractées si elles rencontrent une discontinuité (elles changent de direction), ou réfléchies (au niveau d'une discontinuité). Une station peut donc recevoir les trois types d'ondes.
Le calcul de vitesse des ondes P arrivant en 3 et 4 montre que les ondes qui arrivent en premier circulent à la vitesse de 5.6 km/s, ce qui correspond à la vitesse calculée dans la question 2. Par conséquent, ces ondes qui arrivent en premier sont les ondes directes.
Les ondes arrivant ensuite en 3 et 4 sont des ondes réfléchies ou réfractées. D'après l'énoncé, le même type d'ondes arrive en premier aux stations 6 et 7. Or des ondes réfléchies parcourent un trajet plus long dans le même milieu que les ondes directes, donc elles devraient arriver après les ondes directes. Cela montre que ces ondes sont réfractées : elles changement de milieu.
On sait que les ondes réfractées parcourent davantage de trajet que les ondes directes (cf. schéma ci-dessous). Le fait qu'elles arrivent d'abord montre qu'elles ont traversé des milieux dans lesquels la vitesse de propagation est supérieure
La vitesse sur une partie de leur trajet permet de compenser l'augmentation de la distance à parcourir par rapport aux ondes directes. On peut donc supposer que le milieu en profondeur a des propriétés différentes de celles de la croûte.
3. Le fait qu'il y ait en profondeur un milieu dan lequel les ondes se propagent plus rapidement montre qu'il a des propriétés différentes du milieu de surface : ces deux milieux sont séparés par une discontinuité. Celle-ci est peu profonde puisqu'il y a déjà réfraction des ondes lorsque les stations sont proches (3 et 4).

Correction exercice X
1. Un séisme correspond à une brusque libération d'énergie qui provoque des ébranlements dans les roches, créant ainsi des ondes
2. On enregistre trois types d'ondes principalement :
Les ondes de volume se propageant en profondeur dans le globe: il s'agit des ondes P (ondes de compression) et S (ondes de cisaillement),
Les ondes de surface, se propageant, comme leur nom l'indique dans les couches superficielles : il s'agit des ondes L, qui ont une amplitude.
La vitesse de propagation des ondes dépend des propriétés du milieu qu'elles traversent.
3- On dispose du temps mis par les ondes L pour aller de leur hypocentre, sous Los Angeles, à chacune des stations. Il suffit donc de mesurer la distance séparant chaque station de Los Angeles pour trouver la vitesse selon la formule \(V = \frac{d}{t}\)

Vitesse des ondes L entre Los Angeles et chacune des stations sismiques.
4-On constate que les stations peuvent être groupées en deux ensembles :
Le premier, des stations sur le contient américain qui reçoivent des ondes avec une vitesse de 2,14 km/s,
Le second, des Stations du Pacifique, qui reçoivent des ondes avec une vitesse supérieure (2,72 km/s).
On sait que les ondes L se propagent en surface et que leur vitesse de propagation dépend du milieu qu'elles traversent.
Dans le cas de Montréal et Atlanta, les ondes L se propagent dans la lithosphère continentale depuis Los Angeles. Il est donc normal que les ondes L se propagent à une vitesse similaire.
Dans le cas de Tokyo et de Papeete, les ondes L se propagent dans la lithosphère océanique pour les atteindre. Il est donc normal qu'elles aient une vitesse différente des deux premières stations.
5. On observe que dans les 300 premiers kilomètres, la vitesse des ondes P varie : elle augmente brutalement vers 25 km et se stabilise à 8 km/s, Puis elle chute à 120 m et retrouve sa valeur de 8
Km/s. à partir de 220 km. On sait que les changements brutaux de vitesses des ondes correspondent à la traversée d’une discontinuité. On peut donc dire que vers 25 km il y a une discontinuité, et qu'entre 120 et 220 km il y a une zone ayant des propriétés différentes de celles qui l'entourent.
Cette étude permet de mettre en évidence la discontinuité de Moho séparant la croûte continentale du manteau, et la LVZ (Zone de moindre vitesse des ondes sismiques).

Correction exercice XI
1. On retrouve le fait que Vp et Vs ne sont pas constantes. Donc le milieu parcouru change de caractéristiques, de densité et de rigidité. On remarque que, à 2800 km de profondeur, les ondes S s'arrêtent et les ondes P ralentissent brutalement.
A cette profondeur, existe un changement brutal des caractères du milieu : c'est une discontinuité.
On admettra, sans le démontrer, que les ondes S ne se déplacent pas dans les liquides et que la
vitesse des ondes S et P augmente avec la rigidité du milieu. On ne confondra pas densité et fluidité.
Un milieu peut être dense et solide, ou bien dense et liquide... Ce qui est le cas du noyau externe. Il est clair sur le graphe que le noyau est plus dense que le manteau, et pourtant il est liquide puisque les ondes S ne s'y propagent pas.
2-Vers 35 km, la vitesse des ondes P et S augmente de façon sensible. Cela indique qu'il y a, à cet endroit, un changement brutal de caractéristiques du milieu, donc une discontinuité: c'est la discontinuité de Mohorovicic (le Moho).
Puis, vers —100 km, les vitesses des ondes baissent, puis augmentent régulièrement jusqu'à 670 km. Cette épaisseur de 500 km environ, correspond à des matériaux plus fluides. C'est l’asthénosphère, souvent qualifiée de visqueuse.

Correction exercice XII
1. Reconstitution des deux profils
Iimage
2. Les vitesses des ondes P, dans les deux cas, augmentent avec la profondeur. Il existe donc des couches de nature différente propageant les oncles P à des vitesses de plus en plus rapides.
On trouve une vitesse des ondes P un peu supérieure à 8 km/s à partir de 14 km au niveau océanique et à partir de 30 km au niveau continental. Si l'on reprend l'exercice 1, on remarque, sur le graphe de la deuxième question, que Vp augmente et dépasse 8 km/s à partir de 35 km environ. Il n'était pas précisé à quel niveau on se-trouvait (continental ou océanique). Par analogie, on peut penser qu'il s'agissait d'un continent et que 30 km, au niveau continental. Représentent la profondeur du Moho. Or au niveau océanique, la vitesse 8 km s'est mesurée à partir de 14km de profondeur seulement. On peut donc situer, au niveau océanique, le Moho à 14 km sous la surface de la mer, donc à 9 km sous le plancher océanique.3. Épaisseur de la croûte au niveau océanique : 9 km.
Épaisseur de la croûte au niveau continental : 30 km.
La croûte océanique, à l'endroit étudié, est formée de trois couches de nature différente, alors que la croûte continentale n'en présente que deux. Il semble possible de penser que, étant donné que (6,2 à 6,8) est peu différent de (6,4 à 7.6), la vitesse, assez semblable dans la partie inférieure de chaque croûte, correspond à des milieux ayant des caractéristiques voisines (même composition 1).

Correction exercice XIII
1. Cet exercice permet d’analyser la répartition des éléments chimiques dans let globe terrestre.
Aucune indication n'étant fournie pour le manteau, on peut cependant en déduire des données approximatives, en considérant que les variations du taux de chaque élément chimique sont continues.
Ainsi, la teneur en aluminium (AL) est de 8,1% dans la croûte, 1,1% dans la Terre.
Il n'y aurait pas d'aluminium dans le noyau. La répartition de l'aluminium est donc plus importante dans la croûte que dans le manteau. On ne peut pas déduire la valeur exacte du taux d'aluminium dans le manteau, mais on peut émettre l'hypothèse de sa relative pauvreté.
On peut représenter la répartition hypothétique de chaque élément :
Correction exercice XIV
1. On calcule d’abord la chaleur produite dans chacune des trois zones.
a- Au niveau des continents : \(149,3 \times {10^6}\) \( \times 58,6 \times {10^{ - 3}}\) \( \times {10^6} = 8,8 \times {10^{12}}\) W.
b- Au niveau des plates-formes continentales : \(52,2 \times {10^6}\) \( \times 54,4 \times {10^{ - 3}}\) \( \times {10^6} = \) \(2,8 \times {10^{12}}\) W.
c- Au niveau des océans ; \(308,6 \times {10^6}\) \( \times 98,5 \times {10^{ - 3}}\) \( \times {10^6} = \) \(30,4 \times {10^{12}}\) W, soit au total ; \(42 \times {10^{12}}\) W.
2-Au niveau des dorsales, il y a montée de matériaux ‘plus chauds. on provenance de l’asthénosphère. La proximité de matériel très chaud prés de la surface est la cause du flux de chaleur important dans ces zones océaniques (importance aussi des circulations hydrothermales productrices do chaleur).
Au contraire, le flux thermique est plus réduit dans les zones océaniques éloignées des dorsales (plaines abyssales). '
3. Lord kelvin pensait que la Terre ne pouvait perdre que sa chaleur initiale, celle qu'elle avait au moment de sa formation. Il n’imaginait pas qu’elle en produisait aussi en même temps. Donc si la
Terre qui est si vieille, continue à perdre autant de chaleur, c'est quelle possède en elle sa propre source de production de chaleur, qui vient s’ajouter à la chaleur initiale résiduelle.
4. On trouve que la croûte continentale produit :
a- \(7 \times {10^9} \times 689,7\) \( = 4,83 \times {10^{12}}\) J/s. De même, la croûte océanique produit : 0,13 J/s, le manteau supérieur : 1,30 J/s, le manteau inférieur: 10,4 J/s et le noyau : 3,6 J/s, soit au total : \(20 \times {10^{12}}\) J/s ou W.
b- Donc sur les \(42 \times {10^{12}}\) émis par la Terre sous forme de chaleur, la moitié environ est produite par les désintégrations d’éléments radioactifs et le reste a des origines diverses : perte de la chaleur initiale, etc....