Pr

1
Géophysique
2
(No Transcript)
3
(No Transcript)
4
(No Transcript)
5
(No Transcript)
6
Antarctique
7
(No Transcript)
8
(No Transcript)
9
I. Géophysique interne
10
I. Géophysique interne
1. Etude des ondes sismiques - Structure interne
de la Terre
11
Structure interne de la Terre
12
Contraintes fournies par les séismes
Le canal SOFAR, SOund Fixing And Ranging, est un
guide donde, à 500 à 1000 m de profondeur, qui
conduit les ondes hydroacoustiques T sur de très
longues distances et permet lenregistrement de
séismes de très faible amplitude.
13
Les ondes P et les ondes S
Une onde est la propagation d'une perturbation
produisant sur son passage une variation
réversible de propriétés physiques locales. Elle
transporte de l'énergie sans transporter de
matière. Les ondes mécaniques requièrent un
milieu de propagation tandis que les ondes
électromagnétiques peuvent se propager dans le
vide.

• Parmi les ondes sismiques, on distingue plusieurs
  catégories d'ondes dont les ondes P et les ondes
  S.
• Les ondes P sont des ondes longitudinales les
  particules du milieu de propagation se déplacent
  localement, autour de leur position initiale,
  selon la direction de propagation de londe.
• Les ondes S sont des ondes transversales les
  points du milieu de propagation se déplacent
  localement, autour de leur position initiale,
  perpendiculairement à la direction de propagation
  de londe.

14
Ondes de surface
Ondes de volume
15
Ondes sismiques P et S
16
Modules délasticité ? et ?
? K 2/3 ?
Fluide ? ? 0 ? Vs 0
17
Les lois de Snell-Descartes
v1
v2
18
La réflexion totale
v1ltv2
v2
19
Excitation dune onde S par une onde P
Le front d'onde est la surface d'isopression ou
isodéplacement. On définit le rai sismique (ou la
direction de propagation de l'onde) comme la
perpendiculaire au front d'onde.
Lorsque l'onde arrive sur l'interface, du fait de
l'inclinaison du rayon incident, les points A et
B ne reçoivent pas la même contrainte (la phase
de loscillation est différente en A et en B) à
un instant donné. La surface ne se déplace donc
pas de la même quantité en A et en B. Ce
mouvement différentiel ne se produit pas selon la
direction de propagation de londe P et est
source d'une onde S qui se propage dans le solide.
Ainsi, une onde P incidente excite une onde P et
une onde S au passage de l'interface.
20
t - temps de détection en S ? - angle au centre
FS R rayon de la Terre i - inclinaison par
rapport à la normale V - vitesse
Trajectoire, temps darrivée et vitesse des ondes
sismiques
Loi de Snellius Descartes r sini/V(r) p
cst.
dt/dD p R sini/V(R) rmin / V(rmin)
V(rmin) vitesse à la profondeur maximum
http//junon.u-3mrs.fr/ms01w004/web-edu-sismo/sism
-ecole.html
21
Prédiction de lexistence dun noyau fluide
Dans la sphère de rayon r0, on suppose V V(r0)
Vmax
On sattend à surestimer ?t (si V continue à
augmenter)
V?
?tprédit gt ?tobservé
r0
V?
noyau fluide ?0
graine solide ( sable)
Expérience de B. Gutenberg (1912) Interprétation
comme noyau liquide H. Jeffreys (1926)
22
Vitesse des ondes P et S
23
Vitesse des ondes P et S
LVZ low velocity zone
24
Asthénosphère
25
P onde P dans le manteau
S onde S dans le manteau
K onde P dans le noyau externe
I onde P dans le noyau interne
J onde S dans le noyau interne

c réflexion sur l'interface manteau-noyau externe
i réflexion sur l'interface noyau externe- noyau interne
p réflexion des ondes P à la surface du globe,à proximité du séisme
s réflexion des ondes S à la surface du globe,à proximité du séisme
26
Nomenclature des ondes P et S
P
K
I
P
K
P
K
I
K
P
27
Ondes P
ombre
ombre
Ondes S
ombre
28
Zone dombre
Les zones dombres permettent de localiser avec
précision les discontinuités de Gutenberg et
Lehman
29
Léquation dAdams - Williamson
Hypothèse - corps barotrope, P P(r), -
zone de composition chimique constante
Equation à résoudre sur chaque zone de
composition chimique donnée traitement des
discontinuités sur base dautres contraintes
30
Profil de densité
31
Oscillations libres de la Terre
32
Oscillations libres de la Terre
33
Structure interne de la Terre
34
(No Transcript)
35
Expériences statiques de compression
P
T
Structure cristalline
36
Expériences statiques de compression
37
Beaucoup moins de Fe
Le noyau doit être enrichi en Fe
38
(No Transcript)
39
Aspects énergétiques
Important gradient de température dans la croute
Sources dénergie
- Radioactivité Thorium, Uranium,
Potassium Important uniquement dans les couches
superficielles - Libération dénergie
potentielle gravifique
Voir convection chimique
Transport dénergie

• Conduction (faible car roches mauvais
  conducteurs de chaleur)
• Rayonnement (faible car roches très opaques)
• Convection Convection thermique dans le manteau
• Dérive des continents

Convection chimique dans le noyau
liquide Magnétisme
40
Aspects énergétiques
Transport dénergie
Convection chimique dans le noyau liquide

• Noyau entièrement liquide
• 2) Solidification de Fe il précipite
  alimente la convection chimique
• 3) Proportion Fe-FeS eutectique Fe et FeS
  précipitent ensembles
• 4) Refroidisssement du noyau solide

41
Aspects énergétiques
Important gradient de température dans la croute
Profil de température
Température de la lave
Température requise pour changement de phase
Température requise pour passage à létat liquide
Température requise pour passage à létat solide
42
(No Transcript)
43
Un pluton est le résultat de la cristallisation
de magma injecté dans un environnement rocheux.
44
I. Géophysique interne
2. Le champ magnétique de la Terre
45
Le champ magnétique de la Terre
46
déclinaison angle entre NSmag et
NSgéo inclinaison angle entre le plan
horizontal et la tangente à la
ligne de champ
47
Courbes diso-déclinaison
48
La dynamo auto-excitée
49
Conditions
1. Champ magnétique initial
2. Fluide conducteur
3. Rotation
4. Mouvements convectifs
50
Simulation numérique de la dynamo
51
Variation séculaire du champ magnétique terrestre
Toronto
Londres
52
Magnétisme thermorémanent
Au dessus du point de Curie, 500K, un matériau
ferromagnétique perd son aimantation et devient
paramagnétique.
Si le refroidissement a lieu en présence dun
champ magnétique, le matériau saimante dans la
direction de ce champ magnétique ambiant.
Des roches ferromagnétiques échauffées et
puis refroidies sous le point de Curie peuvent
ainsi se souvenir du champ magnétique terrestre
règnant à lépoque de leur dernier
refroidissement.
53
Inversions du champ magnétique
Volcans
54
Inversions du champ magnétique
Il y a 15 millions dannées Les points sont
séparés de 500 ans et la durée totale est de 15
000 ans
55
(No Transcript)
56
Simulation dune inversion du champ magnétique
Un matériau ferromagnétique saimante sous
laction dun champ magnétique et garde son
aimantation après la disparition du champ. Ces
matériaux ne subissent pas de désaimantation. Un
matériau paramagnétique saimante sous laction
dun champ magnétique ambiant. Au dessus du point
de Curie, un matériau ferromagnétique perd son
aimantation et devient paramagnétique. Il peut
conserver alors un champ magnétique faible après
disparition du champ daimantation. Cest
le phénomène daimantation thermorémanente. Le
diamagnétisme est la propriété de certains
matériaux, surtout les supraconducteurs, de
produire une aimantation induite lorsquils
sont soumis à un champ magnétique et ainsi
de sopposer à ce champ magnétique.
57
Fonds océaniques
Anomalies magnétiques
58
Anomalies magnétiques
Fonds océaniques
59
Déplacement des pôles magnétiques
E - Eocène 50 Ma J - Jurassique
175 Ma T - Triassique 225 Ma P - Permien
260 Ma Ca - Carbonifère 320 Ma S -
Silurien 420 Ma Cb - Cambrien 530 Ma
Des roches présentant une inclinaison nulle sont
situées à léquateur magnétique de lépoque du
dernier refroidissement