Ce qu'apporte l'étude des séismes sur la structure du globe

1. TP 11 - Les apports de la sismologie.
Lorsqu'un séisme se produit, différents types d'ondes sismiques se propagent à partir
du foyer du séisme. Parmi les ondes sismiques, on s'intéressera aux ondes P et S.
On se propose de définir quelques caractéristiques de la propagation des ondes P et S.
A. Propagation des ondes sismiques dans la croûte.
1. Avec le logiciel SISMOLOG
- Ouvrir les données relatives au séisme de Savoie, France du 19/01/91 à 3heures, 12
minutes et 04 secondes enregistré par plusieurs stations proches de l’épicentre.
(Fichier/Ouvrir un séisme de la base.)
- Dépouiller (=déterminer l'arrivée des ondes P et S) les sismogrammes des stations du
tableau 1.
Appeler pour vérification.
- Après correction, compléter le tableau 1.
Station D (en km) tP (en s) tS (en s)
OG09 24,3
RSL 40,3
VAU 47,8
OG18 49,8
OG02 63,3
OG08 71,2
OG14 85,9
OG20 109,5
SSB 128,9

2. 2. Avec OpenOffice
- Reporter les valeurs du tableau 1.
- Tracer en les superposant les graphes temps d’arrivée des ondes P et S par rapport à
la distance épicentrale.
- Afficher pour chaque graphe la courbe de tendance et son équation.
- Calculer la vitesse des ondes P et S dans la croûte en utilisant l'équation des droites
affichées.
Appeler pour vérification.
B. Propagation des ondes sismiques en fonction de la nature des roches traversées.
Commenter le tableau ci-dessous et conjecturer la nature des roches qui constituent la
croûte continentale.
C. Une discontinuité entre la croûte et le manteau.
Le 8 octobre 1909, dans son laboratoire de Zagreb en Croatie, André Mohorovicic
enregistre le sismogramme d'un séisme dont l'épicentre se situe à Pokupsko, une ville
qui se situe à quelques dizaines de kilomètre au sud de Zagreb. Il se fait ensuite envoyer
les enregistrements d'autres stations et en analyse les résultats. Il observe deux trains
successifs d'ondes P (ainsi de que deux trains successifs d'ondes S).

3. Le constat
Les deux trains successifs d'ondes P (ondes de compression-dilatation) :
- sont partis du même lieu (l'hypocentre du séisme) ;
- sont partis en même temps (heure du séisme à l'hypocentre) ;
- ont circulé à la même vitesse (s'ils ont traversé les mêmes roches) ;
- ne sont pas arrivés en même temps.
La conclusion
Les deux trains d'ondes P n'ont pas suivi le même itinéraire.
Des calculs mathématiques confirment l’hypothèse de Mohorovicic selon laquelle une
discontinuité sépare la croûte terrestre de ce qu’il y a en dessous, le manteau ; cette
discontinuité est appelée Moho. Cette discontinuité sépare deux milieux qui n’ont ni la
même densité ni les mêmes propriétés physiques. Au niveau de cette surface de
discontinuité les ondes sismiques sont réfléchies et réfractées.
Dans Sismolog reprendre le sismogramme Savoie du 19/01/1991 de la station OG02 ;
repérer l’arrivée des ondes P et S et noter entre ces deux arrivées la présence d’un
train d’ondes que l’on note PMP ; déterminer son heure d’arrivée.
Sur le schéma ci-dessous, indiquer le trajet des ondes P et PMP et déterminer la
profondeur du Moho (pour simplifier le calcul on considérera que le foyer est à la
surface).