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<h1>ENVI-F1001 - Sciences de la Terre, Environnement et Société</h1>
<h2>Partie Pattyn</h2>
<h3 class="question">Logique</h3>
<div class="response">
<ul>
<li>Le réchauffement est plus fort en antarctique qu'en arctique. Vrai</li>
<li>Le réchauffement est plus fort au pole nord qu'au pole sud. Faux</li>
<li>Révolution Néolithique est le passage de chasse-pêche à l'agriculture. Vrai</li>
<li>Après l'ère Néolithique vient l'ère Anthropique. Faux</li>
<li>Après l'ère Paléolithique vient l'ère Néolithique. Vrai</li>
<li>L'ère Anthropique n'existe pas. Vrai</li>
<li>Anthropique est un phénomène à la fois naturel et qui est en rapport avec l’espèce humaine. Vrai</li>
</ul>
<figure>
<img src="images/envi-f1001/paleolithique-neolithique" alt="L'ère Paléolithique et Néolithique" />
<figcaption>L'ère Paléolithique et Néolithique</figcaption>
</figure>
</div>
<h3 class="question">Pourquoi le réchauffement est plus élevé au pole ? Pourquoi il y a un réchauffement important en Antarctique ?</h3>
<div class="response">
À cause du vortex polaire qui se manifeste au-dessus des régions polaires au cours des hivers locaux. Il est plus important au pôle sud qu'au pole nord, l'Antarctique est donc le continent le plus froid du globe. C'est une circulation bien structurée des vents dans la stratosphère. Il empêche l'air stratosphérique au-dessus des régions polaires de se mélanger avec de l'air venant des moyennes latitudes.
</div>
<h3 class="question">Classez les gaz à effet de serre selon leur importance.</h3>
<div class="response">
<ul>
<li><b>$H_2O$</b> Vapeur d'eau ;
<li><b>$CO_2$</b> Dioxyde de carbone ;
<li><b>$CH_4$</b> Méthane ;
<li><b>$CCI_2F_2$</b> Dichlorodifluorométhane (CFC-12) ;
<li><b>$CHCIF_2$</b> Chlorodifluorométhane (HCFC-22) ;
<li><b>$CF_4$</b> Tétrafluorométhane ;
<li><b>$SF_6$</b> Hexafluorure de soufre.
</ul>
</div>
<h3 class="question">Cycle de formation du carbone à compléter.</h3>
<div class="response">
<figure>
<img src="images/envi-f1001/cycle_carbone" alt="Cycle du carbone" />
<figcaption>Cycle du carbone</figcaption>
</figure>
<ul>
<li>les flux rapides, susceptibles d’avoir des conséquences à court terme sur le climat (de la décennie à quelques siècles) ;
<li>les flux assez lents dont les conséquences ne s’observent que sur le moyen terme (quelques siècles) ;
<li>les flux très lents dont les conséquences ne s’observent que sur le très long terme (plusieurs millions d’années) : ces flux-là sont trop lents pour être à l’origine du récent changement climatique, et ne pourront pas équilibrer les rejets d’origine anthropiques.
</ul>
</div>
<h3 class="question">Qu'est-ce que l'ozone troposphérique ?</h3>
<div class="response">
L’ozone troposphérique est ce qu’on appelle un polluant secondaire, un photo-oxydant, formé par l’action du rayonnement solaire sur des polluants primaires précurseurs.
Il est le produit de réactions chimiques complexes faisant intervenir les oxydes d’azote, les composes organiques volatils, le monoxyde de carbone, la température et la lumière solaire. L’ozone troposphérique a un effet toxique sur les êtres humains et sur la végétation.
</div>
<h3 class="question">Pourquoi il y a plus d'ozone troposphérique en milieu rural qu'en zone urbaine ?</h3>
<div class="response">
On retrouve l'ozone formé à partir de la pollution urbaine. Les polluants précurseurs étant en faible quantité, ils ne peuvent réduire les concentrations d'ozone la nuit. Les teneurs sont donc quasi-stationnaires.
</div>
<h2>Partie Decroly</h2>
<h3 class="question">Logique</h3>
<ul>
<li>Population de 25.000.000 sur Terre en l'an 0. Faux</li>
<li>Judéo-Chrétien n'a pas de valeurs sacrées aux éléments de la nature. Vrai</li>
<li>Modernisme est représentation de distance entre l'homme et la nature. ?</li>
<li>Fin 18ème, Anthoropocène. Vrai</li>
<li>Lula a voulu diminuer les productions de soja. Faux</li>
<li>Le pastoralisme décrit la relation interdépendante entre les éleveurs, leurs troupeaux et leur biotope. Vrai</li>
<li>La relation de pastoralisme existe depuis environ 10 000 ans. Vrai</li>
<li>Nord Sahel, extension de la culture pluviale au détriment du pastoralisme. Vrai</li>
<li>La finalité de l'agriculture au Sahel avant la colonisation est de faire un maximum de profit. Faux</li>
<li>La finalité de l'agriculture au Sahel avant la colonisation est d'avoir le plus d'homme sous son ordre. Vrai</li>
<li>Augmentation des prix agricoles au Niger entre 1950 et 1970. Vrai</li>
<li>40% d'eau douce est amenée sur terre par l'évaporation des océans. Vrai</li>
<li>47% d'eau douce est amenée sur terre par l'évaporation des écoulement des eaux vers la mer. Vrai</li>
<li>2,5% d'eau douce est amenée sur terre par l'évaporation des fontes des glaces. Vrai</li>
<li>Projet de transfert d'eau en Tunisie au bénéfice du Tourisme. Vrai</li>
<li>GAP financé par les organismes d'aide au développement. Faux</li>
<li>GAP accompagné d'une réforme agraire pour les Kurdes. Faux</li>
<li>La Turquie considère eaux du Tigre et de l'Euphrate comme richesse naturelle nationale. Vrai</li>
<li>Reduction de la biodiversité plus rapide que rejets Pb. Faux</li>
<li>Dès 1910, la production de caoutchouc hollandaise a supplanté la production brésilienne. Vrai</li>
<li>La rouille su-américaine attaque plus les hévéas cultivés que les naturels. Vrai</li>
</ul>
<h3 class="question">Définition : obsolescence</h3>
<div class="response">
<ul>
<li><b>L'obsolescence</b> est le fait pour un produit d’être dépassé, et donc de perdre une partie de sa valeur en raison de la seule évolution technique (on parle alors d'<b>obsolescence technique</b>) ou de la mode (on utilise alors plutôt le mot "démodé") ;
<li><b>L’obsolescence programmée</b> est le nom donné à l'ensemble des techniques visant à réduire la durée de vie ou d'utilisation d'un produit afin d'en augmenter le taux de remplacement.</div>
</ul>
</div>
<h3 class="question">Pourquoi les USA ont tellement de terres irriguées ?</h3>
<div class="response">
</div>
<h3 class="question">Pourcentage d'agricultue en Israêl ? Quel est le secteur le plus exploité ?</h3>
<div class="response">
</div>
<h3 class="question">Dans quel domaine la Turquie met toute son économie ?</h3>
<div class="response">
Dans le tourisme
</div>
<h3 class="question">Question sur le pourcentage de forêt amazoniene déboisée</h3>
<div class="response">
</div>
<h3 class="question">Question sur le pourcentage d'unités de conservation de la forêt brésilienne</h3>
<div class="response">
</div>
<h3 class="question">Quelles sont les 3 motivations principales du développement de l'Amazonie et pourquoi il n'y a pas de réforme agraire ?</h3>
<div class="response">
</div>
<h3 class="question">Pourquoi le Brésil a encouragé la déforestation et pourquoi il n'y a pas de réforme agraire</h3>
<div class="response">
Entre 1970 et 1990, la logique était un déboisement motivé par la spéculation foncière ; On achète des terres pour faire augmenter leur prix et ensuite on les revends. Dans les années '90, le déboisement était plutôt motivé par la rentabilité économique des productions de soja et de viande de boeuf ; On a besoin de place pour ces productions car la demande mondiale est élevée.
</div>
<h3 class="question">Pourquoi le Brésil préfère une réforme agraire ?</h3>
<div class="response">
Coexistence de 2 partis : oligarchie foncière et bourgeoise cafétière
Les facteurs influençant ...
<ul>
<li>Motifs socioplitiques ;
<li>Motifs économiques ;
<li>Motifs stratégiques.
</ul>
</div>
<h2>Partie Regnier</h2>
<h3>Le système terre</h3>
Âge de la terre: 4,6 milliard d’année.
1.1 La terre en tant que système:
4 entitées:
- L’atmosphère: fine enveloppe de gaz qui entoure la terre.
- L’hydrosphère: Différent réservoir d’eau ( Y compris la glace)
- La biosphère: Les organismes vivants
- La terre solide: Inclus toutes les roches
3 parties :
1. Noyau
2. Manteau : épaisse couche de roche.
3. Croûte : fine péllicule externe.
Forçages: influences internes ou externes sur les différentes entités du système terre.
1.2 Courbe de Keeling:
Concentration CO2 : 315 ppmv (1958) à 387.8 ppmv (2008)
De octobre à mai, la concentration va augmenter et de mai à octobre, elle va diminuer.
Pourquoi ? Photosynthèse et respiration des forêts.
CO2 + H2O ⇔ CH2O + O2
CO2 faible en automne car photosynthèse estivale.
CO2 élevé au printemps suite a la respiration hivernale.
Taux d’accroissement annuel ± 1.4 ppm/an ( 0.6 dans les 60’ et 1.9 maintenant)
1.3 Enregistrements:
La composition de l’atmosphère dans le passé (récent) peut être obtenu en analysant la composition des bulles d’air piégées dans la glace polaire.
L’accroissement en CO2 a commencé au 19ème siècle à la suite de la déforestation en Amérique du nord. La concentration était d’environ 280 ppmv
L’activité humaine est donc responsable d’un accroissement d’environ 40 % en CO2 atmosphérique au cours des deux derniers siècles.
1.4 D’autres gaz à effets de serre:
En plus du CO2, il y a aussi le méthane (CH4) et l’oxyde nitreux (N2O).
Le CH4 est passé de 0,7 à 1,8 ppm => 18x plus puissant que CO2.
Clathrates: plusieurs molécules d’eau qui emprisonne du CH4 => Très instable !
La température a augmenté de 0,8°C au cours du 20ème siècle.
Elle n’augmente pas de manière aussi uniforme que le CO2 => D’autres facteurs.
De 1940 à 1970: Ralentissement ou arrêt du réchauffement.
Cause possible: Réflection accrue du rayonnement solaire par des aérosol de sulfate formés à partir de l’oxydation du dioxyde de souffre émis lors de la combustion du charbon. (Maintenant éliminé pour limiter les pluies acides.)
1.5 Changement globaux: Long-terme
Échelle des temps géologiques:
- Les éons : Le niveau hiérarchique le plus élevé.
- Les ères : subdivision des éons.
- Les périodes : subdivisions des ères.
- Les époques : subdivision des périodes.
1.6 Cycles glaciaires et interglaciaires:
Dans une carotte de glace, on analyse la quantité de CO2 et la quantité de Deutérium qui peut être utilisé comme ‘proxy’ pour la température.
Le dernier âge glaciaire s’est terminé il y a ± 11.000 ans.
Pourquoi les concentrations ont augmentés de manière si abrupte il y a 140.000 et 21.000 ans ?
Une cause possible: Changement de la circulation générale océanique. L’océan contient de grandes quantités de CO2 dissous en partie relarguée dans l’atmosphère lorsque ces eaux sont ramenés en surface. La circulation océanique depend du climat.
Donc les concentrations de CO2 atmosphérique affecte le climat, mais le climat affecte les niveaux de CO2 atmosphérique.
1.7 Extinctions de masse:
Il y a 65 millions d’années, à la fin de l’ère mésozoïque, les dinosaures, 60 à 80% des espèces marine, ainsi qu’un grand nombre de plantes et d’animaux terrestres ont disparus de manière abrupte.
Limite K-T: transition entre la période Crétacée et la période Tertiaire.
L'iridium dans les roches provient exclusivement de petit débris de matière extraterrestre retombant de manière continue sur terre.
Dans de l’argile datant de la limite K-T, l’abondance en irridium atteint des valeurs de 10 ppm par unité de masse. Il doit venir d’un objet tel un astéroïde.
La masse estimée est de 1015 kg ( c’est à dire 10 km de diamètre)
=> Ensuite, découverte d’un cratère de 200 km dans la région de Chicxulub. ( Mexique)
Variation de luminosité solaire:
L’énergie solaire provient de la fusion nucléaire.
Il y a 4,6 milliard d’année, le soleil était 30% moins lumineux.
Aujourd’hui elle augmente de 1 %/100 millions d’années.
A la fin de sa vie ( dans 5 milliards d’années), sa brillance devrait être 2 à 3 fois plus élevée que maintenant.
Si le soleil était si peu lumineux, les océans auraient du être couvert de glace jusqu’à il y a 2 milliards d’années. Hors, l’eau liquide était déjà présente il y a 3,8 milliards d’années.
=> “Paradoxe du jeune soleil”
La solution la plus probable: Niveaux des gaz à effets de serre était significativement plus élevés qu'aujourd'hui.
Question: Le système climatique sur terre aurait-il un méchanisme propre lui permettant de maintenir la température dans un domaine ou la vie est possible ?
<h3>Planète Terre: Balance énergétique et l’effet de serre.</h3>
Vie sur terre due à son climat tempéré.
Présence d’eau indispensable à la vie.
La terre doit sa température à la distance qui la sépare du soleil et à l’effet de serre. Sans celui-ci, la température serait de -18°C.
2.1 Transport d’énergie:
3 mécanismes fondamentaux:
- Conduction
- Convection
- Rayonnement
2.2 Rayonnement:
Énergie transférée par des ondes électromagnétiques.
Une onde est définie par 3 caractéristiques fondamentales:
- Longueur d’onde: Longueur d’un cycle complet (prononcé LAMBDA)
- Fréquence:
- Vitesse :
2.3 Énergie d’une onde:
L’énergie (E) est proportionelle à la fréquence et inversement proportionelle à la longueur d’onde:
constante de Planck (6,63 .10-34 J.s)
vitesse de la lumière (m.s-1)
longueur d’onde (m)
L’énergie d’une onde influe sur la manière dont elle interagit avec la matière:
Haute énergie : Peut briser des molécules
Faible énergie: Affecte seulement les vitesses de rotation ou l’intensité des vibrations des molécules.
iu
1000 µm > LAMBDA > 1 = Infra-rouge
1 µm > LAMBDA > 0.1 = Lumière visible
0.1 µm > LAMBDA > 0.01 = Ultra-violet
Rayonnement solaire = 99,9% du flux total d’énergie sur terre
~50% de l’énergie dans la région visible
~40% dans proche-IR
~10% dans UV
Lois fondamentales du rayonnement:
1) Tous les objets émettent de l’énergie radiative
2) La quantité totale d’énergie radiative émise est prop. à la quatrième puissance de la température de l’objet:
Loi de Stefan Boltzmann
F = SIGMA T4
où SIGMA = 5,67 * 10-8 ( cst)
3) Au plus chaud est l’objet au plus court est la longueur d’onde.
Loi de Wien
LAMDAmax = 3000/T
Balance énergétique de la planète terre:
Aire d’une sphère = 4 pi r²
La terre est à l’état stationnaire: Sa température est constante
=> La quantité d’énergie émise par la terre est égale à l’énergie reçue.
Energie reçue:
S0 = L / ( 4 pi rs-t²) ( constante solaire )
=> Pour la terre : S0 = 1370 W/m²
Energie recue = S0 * pi rt²
Mais Albedo ( 30% énergie réfléchie) = > A = 0,3
Ein = S0 pi re² (1-A) = S0 * pi * re² * 0,7
Energie émise
Eout = F * surface terre
F = sigma * T4
Surface = 4 Pi Re²
=> Eout = (sigma * T4) * ( 4 pi re² )
Equilibre radiatif:
Ein = Eout
=> T4 = (S0 * ( 1 - A )) / ( 4 * sigma)
On peut donc calculer la température de la terre si elle se comportait comme un corps noir.
T4 = 4,23 * 109
Texp= 255 K = -18°C
Hors la température moyenne est de 15°
=> Diférence de 33° du à l’effet de serre.
Gaz à effet de serre:
Composition de l’atmosphère:
Gaz
concentration (%)
(ppm)
N2
78
O2
21
Ar
0,9
H2O
variable
0,1-40.000
CO2
0,037
370
CH4
1,7
N2O
0,3
O3
1,0 à 0,01
Constituants majeurs
Constituants mineurs ( gaz à effets de serres )
Les gaz à effet de serre ont un moment dipolaire alors que les molécules N2 et O2 n’en ont pas)
L’énergie reçue accroît le mouvement des molécules et perturbe leur vitesse de rotation ou l’intensité de leur vibration.
<h3>La terre dynamique:</h3>
Système de circulation globaux.
Le système terre est en mouvement permanent.
Des mouvement de circulations globaux répartissent l’énergie pour tendre vers un état d’équilibre dynamique. ( ex: vent, plaques tectoniques, …)
Les mouvements circulatoires globaux régule la température du globe:
- Dans la terre fluide, redistribuent l’énergie solaire
- Dans la terre solide, régulent les niveaux de CO2 atmosphérique et la température.
Ils sont conditionnés par différentes pompes.
Les pompes:
- Échelles de temps courtes (1-10 ans): Pompe la plus importante = Océans tropicaux
=> Mouvements atmosphériques et courants marins de surface.,
Source d’énergie = Soleil
- plus longues ( 1000-10000 ans) : Une deuxième pompe contrôle la circulation océanique profonde, Source d’énergie = Soleil
-Les plus longues (> 106 ans) Mouvement continent,
Source d’énergie = Radioactivité dans le globe terrestre.
Ce n’est que grâce à ces systèmes circulatoires que le système Terre se maintient dans un état de relative stabilité.
Cycle de l’énergie: Distribution spatiale d’énergie radiative
Température moyenne globale : Déterminée par l’équilibre radiatif entre énergie solaire absorbée et énergie IR émise vers l’espace par la Terre.
=> L’énergie émise et l’énergie reçue ne sont pas distribuées de manière uniforme.
L’excès d’énergie est transférée vers les pôles par la convection.
La différence de température initie des mouvements dans l’atmosphère, puis à la surface des océans.
La terre fluide (1) : Circulation atmosphérique
Structure de l’atmosphère
-Composition (chap II)
-Pression: 1013 bar au niveau de la mer.
-Température
La pression décroit exponentiellement en fonction de l’altitude.
90% de la masse de l’atm sous 16km
50% de la masse de l’atm sous 5.6km
Troposphère:
-Détermine la météo
-Chaude à la base, plus froide dans la région supérieure
-INSTABLE
-Circulation par convection
-Eau est importante
Stratosphère:
-Froide à la base, plus chaude dans la région supérieure
-STABLE
-Non convective
Convection: Processus par lequel la chaleur est transportée par le mouvement d’un fluide.
Conduction : Chaleur transférée par contact direct entre les molécules.
La température contrôle la circulation atmosphérique ( dû à la relation inverse entre T° et densité)
Ascension de masses d’air de plus faibles densités.
Complication: H2O
Chaleur latente: énergie nécessaire pour réaliser un transfert de phase.
La circulation atmosphérique transporte de la chaleur latente vers les pôles sous forme de vapeur d’eau.
Complication: La rotation de la terre
La rotation de la terre conduit à l’effet de Coriolis.
La force de Coriolis dévie les vent:
-Vers la droite dans l’hémisphère nord
-Vers la gauche dans l’hémisphère sud
=> Les deux grandes cellules de circulation sont brisées en plusieurs petite cellules.
La Terre fluide (2): Le cycle hydrologique
70% de la surface de la Terre est recouverte par les océans.
L’eau est également abondamment présente dans l’atmosphère
L’eau est la seule substance existant naturellement sous forme solide, liquide et gazeuse aux condition de T° et P de la surface terrestre.
Elle constitue l’agent principal par lequel l’énergie et la matière circulent entre les différents compartiments du système Terre.
Réservoirs:
-Océan (97%): Eau salée
-Continents(3%):Glace polaire(>2%),glacier,neige,lacs,rivières et eau souterraines.
-Atmosphère(<0.001%):Vapeur d’eau et nuage.
Les réservoirs et les mouvements d’eau entre ceux-ci caractérisent ce que l’on appelle le cycle hydrologique.
Circulation océanique de surface:
La surface des océans est chauffée par le rayonnement solaire, ce qui conduit à une situation dynamique stable=>L’effet de température à lui seul ne peut conduire à un phénomène de convection océanique.
=> Cause: Distribution globale eds vents par éffet de friction
Circulation océanique profonde:
Résulte de différence de densité.
Facteur de la densité ?
-Température
-Salinité ( contenu en sel d’une masse d’eau )
Les sels contenu dans l’eau de mer proviennent principalement de l’altération des roches crustales (roches de la croûte terrestre ) => Processus chimique et physique.
Élimination du sel de l’eau de mer:
1. Évaporation d’eau dans les mers peu profondes. Les sels se concentres jusqu'à ce qu’ils précipitent sous forme de dépôts d’évaporites.
2. Processus biologique: Certains organismes éliminent les élément chimique tels le Calcium ou le silicium pour former leurs coquilles.
3. Réaction chimiques entre l’eau de mer et les roches volcaniques se formant sur les fonds océanique.
4. Formation d’aérosol marins. De petites gouttes d’eau de mer sont emportée par l’atmosphère, éliminant des ions tels que Na+ ou Cl- par déposition sur le continent.
La composition chimique des océans n’est pas le résultat d’un apport continu en sel mais résulte d’un équilibre dynamique entre flux d’apport et de consommation.
=> On ne peut pas connaître l’âge de la terre avec ça. ( Sinon elle aurait seulement 13M d’années)
La densité augmente lorsque la température diminue et la salanité augmente.
Leur distribution dans l’océan conduit à une structure verticale stable.
Structure verticale stable:
- Limite les mouvement verticaux. La circulation dans l’océan profond est principalement horizontale.
- les les eaux profondes des changement dans la couche bien mélangée de surface.
Formation d’eau de surface: 2 zones ( Bordure du groenland et mer de Weddel )
Pourquoi ? Dans ces zones, l’évaporation et la formation de glace de mer augmente encore la densité des eaux de surface. Elles peuvent devenir plus denses que les eau de surfaces et plonger vers les fonds océaniques.
=> Circulation thermohaline.
Cycle global de la circulation thermohaline:
Circulation principalement horizontale, les eaux profondes peuvent remonter (graduellement et lentement) vers la surface un peu partout mais surtout dans certaines zones. Elles circulent ensuite vers les hautes latitudes.
=> Générée par les variation de densité des masses d’eau.
Circulation océanique et climat:
Profonde influance sur les températures du globe
Transfert environ la même quantité de chaleur que la circulation atmosphérique.
Toute modification de la circulation thermohaline peut avoir une influence profonde sur le climat.
<h3>Systèmes de circulation globaux</h3>
Tectonique des plaques: La terre est divisée en différentes plaques rigides qui se déplace les unes par rapport aux autres au cours du temps. (par Wegener)
Cette théorie est construite sur l’observation:
-Présence de fossiles similaires
-Continuité des chaînes de montagnes et glaciers.
-Similitude des côtes.
Pangée: Super-continent formé par l’ensemble des continents avant que ceux-ci ne se séparent. ( séparation il y a 200 millions d’années.) => Théorie de la dérive des continents.
Problèmes de cette théorie :
* Théorie initialement rejetée car aucun mécanisme physique susceptible d’être le moteur du mouvement des continents ne pu être proposé.
* Comment les continents peuvent ils se frayer un chemin au travers des roches solides des fonds océaniques.
Réponse: Fondée sur arguments géophysique. Ces observations ont conduit entres autres à la théorie de l’expansion des fonds océaniques.
Terre solide: Structure et composition
L’étude des matériaux rocheux de la surface de la terre n’apporte des informations sur la composition chimique et minéralogique que de la partie peu profonde du globe terrestre.
Ce que nous connaissons sur la terre interne est déduit de méthode indirectes ( comme la sismologie ).
Tremblement de terre:
Un tremblement est un évènement durant lequel un mouvement rapide entre deux blocs rocheux résulte en une libération soudaine d’énergie.
Le point d’où l’énergie est émise= Le focus.
Le focus est à 0 - 700 km de profondeur la ou la terre est rigide.
La terre se déforme élastiquement ( elle retrouve sa forme initiale ) jusqu’au point ou la déformation fait apparaître une fracture (faille).
épicentre = Point à la surface de la terre directement au dessus du focus.
Vibrations - Ondes sismiques:
Deux types:
- Ondes P:
- Ondes primaires ( Pressions )
- Série de compression et d’expansions
- Ondes S:
- Ondes secondaires ‘cisaillement)
- Sous forme d’un déplacement perpendiculaire à la direction de propagation
de l’onde.
Ondes P se propage dans les solides et liquides
Ondes S se propage exclusivement dans les solides car ils ont une rigidité structurelle.
Des informations sur la structure de la terre peuvent être obtenue par tomographie sismique, qui combine plusieur sismographe et qui se abse sur le fait que la vitesse d’une onde dépend de la nature des matériaux qu’elle traverse.
4 couches principales: Croute, manteau, noyau externe et le noyau interne.
Transitions:
- Limite Croute-Manteau:
-Discontinuité de Mohorovicic ( ou Moho ) : Zone où la vitesse des ondes sismiques
augmente rapidement ( Ondes P de 5-6km/s à 8km/s)
Sa profondeur varie sous la croute continentale entre 20 et 70 km.
Sous les océans sa profondeur est de +- 7km
-En dessous du Moho: La vitesse augmente de manière irrégulière.
Dans le manteau inférieur, l’augmentation est plus régulière.
- Limite Manteau inférieur- Noyau externe:
- Discontinuité de Gutenberg: 2900km
Disparition ondes S et décroissance marquée de la vitesse des ondes P
=> Le noyau externe est donc liquide et constitue un fluide métallique.
- à 5150 km de profondeur
- Vitesse ondes P augmente et ondes S réaparaissent
=> Noyaux interne est solide.
La croute:
Croute continentale plus épaisse, moins dense et plus ancienne que la croute océanique.
pétrologie = Étude de l’origine et évolution de la composition chimique et minéralogique des roches.
Roches composées de minéraux.
3 types: Magmatiques, sédimentaires et métamorphiques.
Roches magmatiques:
Résultent du refroidissement et de la solidification du magma
deux types:
Roches intrusives: Se solidifie lentement en profondeur.(ex: granite)
Roches extrusives: Rejeté par une éruption volcanique puis refroidit brutalement en surface. ( ex : basalte)
deux sous-types:
Les roches felsiques(ex:Granite ou rhyolite),plus riches en Quartz plus claires et moins denses que les roches mafiques(ex: basalte ou gabbro)
Extrusives
Intrusives
Felsiques
Rhyolite
Granite
Mafiques
Basalte
Gabbro
Roches sédimentaires:
Toutes les roches en surface se décomposent ou s’altèrent en matériaux plus fins => Sédiments.
Lithification = Conversion progressive de sédiments non consolides en roches sédimentaires pour former des strates.
strates = couche homogène d’une roche sédimentaire.
Deux types:
- Grès : formé par grains de sables ( > 63µm de diamère)
- Shales ou shistes : grains plus fin.
Des roches sédimentaires peuvent se former par procéssus biochimique: Lithification de squelettes et coquilles dans les fond marins => Calcaires.
Roches métamorphiques:
Roche ayant subis une transformation sans procéssus de fusion ( exposées aux hautes températures, hautes pression et/ou fluides actifs chimiquement)
Calcaire => Marbre
Shale => Ardoise
Grès => Quartzite.
Minéraux principaux de la croute:
La croute ( continentale ou océanique) principalement composé de roches contenant des minéraux silicates ( > 90 %). CAD riche en silice et owygène.
Feldspaths = Minéraux les plus abondant de la croute continentale ( Aluminium, sodium, calcum et potassium)
Quartz = Abondant dans la partie supérieure de la croute continentale.
Les mineraux silicates riches en magnésium et en fer ( ex: Olivines et pyroxène) sont des composé carac. des basaltes de la croute océanique.
Composition de la croute:
Oxygène (46.6%) > Silicon (27.7%) > Aluminium (8.1 %) > Fe (5%) > Ca (3.6%) > Na (2.8%)
Couverture sédimentaire:
Des sédiments et des roches sédimentaires recouvrent respectivement les basaltes de la croute océanique et les granites/diorites de la croute continentale.
Dans océans: Matière minérale ou biogénique se dépose dans les fonds océaniques sous forme d’un séquence de strates relativement planes.
Roches sédimentaires abondantes dans la croute continentale.
Certaines se forment dans un bassin de sédimentation continental.
Souvent provenance marine,transportées sur le continent par l’activité tectonique.
Le manteau:
Entre la croute et noyau externe
Formé de minéraux silicates qui subissent des transformation structurelles et minéralogiques.
Mineraux les plus abondant: Olivine et pyroxenes présent dans une roche ultramafique nommée péridotite.
Le noyau:
Croute et manteau déficitaires en fer => Sans doute composé au niveau du noyau
Supposition: Noyau fait d’un alliage métallique de Fe-Ni.
Composition terre solide:
Croute océanique:
Basalte
2,9g/cm³
Croute continentale:
Granite
2,7g/cm³
Manteau:
Silicone,Oxygène.
4,5g/cm³
Noyau:
Fer
13g/cm³
Topographie = Configuration d’une surface telle que déterminée par la position et l’élévation de ses caractéristiques.
Chaine de montagne sous-marine (+rift au milieu): Expansion des fonds marins.
Comment le sais-t-on ?
Caractéristique magnétique des roches des fonds marins.
Source du champ magnétique terrestre = noyau
Le champ magnétique n’est pas toujours orienté dans la même direction. Parfois polarité magnétique renversée.
Les mineraux magnétiques de fer present dans la lave sont magnétisé dans la direction du champ magnétique de la terre au moment du refroidissement: Datation radiométrique
Les polarités de ces minerai sont symétrique par rapport à la ride.
Portions de la terre solide soumises à la convection:
- Noyau externe: Enveloppe ou le champ géomagnétique est généré
- Manteau: Force motrice de la tectonique des plaques
Les plaques comprennent la croute et la partie supérieure du manteau
=> Lithosphère : Propriété structurales cassante.(fracture en réponse au stress)
En dessous => Asténosphère:Se comporte comme un fluide(Deforme facilement en réponse au stress)
=> Faible qtté de roche en fusion suffisante pour permettre un mouvement relatif de la croute et du manteau supérieur par rapport au manteau profond.
Dérive des continents et reconstructions paléogéographiques:
Paléogéographie = Etude de la reconstruction de la position des continents dans le passé.
Meilleur outil : Bandes géomagnétiques des fonds océaniques.
=> Limité à environs 200 Ma, l’âge des plus vieilles plaques océaniques encore
observables.
Méthodes alternatives:
1. Roches sédimentaires:
Indicatives de paléo-latitudes ( = Latitude auxelles les roches se sont formées):
- Dépot glaciaires ( hautes latitudes)
- Calcaires coraliens ( latitudes tropicales)
- Dépotes salins ( latitudes subtropicales, typique de conditions arides )
- Similitude des fossiles ( indique que les continents étaient joints ou suffisamment
proches pour permettre la migration des espèces )
2. Magnétisme des roches:
Sur base de l’angle formé par l’orientation du champ magnétique au moment de la formation des roches ( angle 0° = équateur, angle 90° = pôles)
Il n’existe pas de bons indicateurs de paléo-longitutes.
Paléogéographique:
Continents dispersés (500 Ma)
Dérive, rapprochement et collision durant 300 Ma
Pangée: Supercontinent au centre sur l’équateur ( 280 Ma)
Dislocation progressive de la pangée il y a +- 200 Ma.
Plaques tectoniques:
Il en existe environ 20.
Limites de plaques: Typologie
(a) Marges divergentes:
S’écartent et créent des failles
(b) Marges convergentes: