Structure interne de la Terre — Exercices

Identifier les enveloppes, expliquer les méthodes d'exploration et interpréter des données sismiques.

⏱ ~25 min✎ Cours autorisé

1Associer/ 4 pts

Associe chaque enveloppe terrestre (colonne A) à la description qui lui correspond (colonne B).

Colonne A :
1. Croûte continentale
2. Manteau
3. Noyau externe
4. Graine (noyau interne)

Colonne B :
a. Liquide ; composé de fer et de nickel ; de 2 900 à 5 100 km de profondeur.
b. Solide et rigide ; épaisseur d'environ 30 à 40 km.
c. Solide ; composé de fer et de nickel ; de 5 100 à 6 370 km de profondeur.
d. Solide mais déformable ; de la base de la croûte jusqu'à 2 900 km de profondeur.

Écris tes réponses sous la forme : 1→ 2→ 3→ 4→

2Vrai ou Faux/ 4 pts

Pour chaque affirmation, écris V (vrai) ou F (faux). Si elle est fausse, écris la correction.

Le forage de Kola a atteint le manteau terrestre.
Le manteau est à l'état liquide.
La lithosphère est découpée en plaques tectoniques.
Les ondes sismiques permettent d'étudier indirectement la structure interne de la Terre.

3Compléter un tableau/ 4 pts

Recopie et complète le tableau en indiquant, pour chaque enveloppe, son rang depuis la surface, sa profondeur approximative et son état physique.

Enveloppes à placer : croûte terrestre, manteau, noyau externe, graine.
Colonnes : Enveloppe | Rang (surface → centre) | Profondeur approximative | État physique

4Questions de cours/ 5 pts

Réponds aux questions suivantes en quelques lignes.

Pourquoi ne peut-on pas observer directement l'intérieur de la Terre ?
Explique le principe de la sismologie et ce qu'elle permet de découvrir.
Quelle est la différence entre la lithosphère et l'asthénosphère ?

5Interpréter des données sismiques/ 3 pts

Lors d'un séisme survenu au Japon, des sismographes répartis dans le monde entier enregistrent les ondes. Les scientifiques relèvent deux observations :

Observation 1 : Les ondes sismiques accélèrent brusquement lorsqu'elles passent de la croûte vers le manteau.
Observation 2 : Les ondes de type S sont absentes dans les stations situées du côté opposé au séisme, dans l'axe du centre de la Terre.

Explique ce que révèle chacune de ces observations sur la structure interne de la Terre.

Que traduit l'accélération des ondes à la transition croûte → manteau (observation 1) ?
Que prouve l'absence des ondes S du côté opposé au séisme (observation 2) ?

Corrigé détaillé

1Associer

1 → \(\text{Croûte continentale : solide et rigide, épaisseur ~30–40 km.}\) \(\text{b}\)

2 → \(\text{Manteau : solide déformable, de la base de la croûte à 2 900 km.}\) \(\text{d}\)

3 → \(\text{Noyau externe : liquide, Fe + Ni, 2 900 à 5 100 km.}\) \(\text{a}\)

4 → \(\text{Graine : solide, Fe + Ni, 5 100 à 6 370 km.}\) \(\text{c}\)

2Vrai ou Faux

a) \(\text{FAUX}\) \(\text{Le forage de Kola n'atteint que 12 km ; le manteau commence vers 30–40 km sous les continents.}\)

b) \(\text{FAUX}\) \(\text{Le manteau est solide, mais déformable très lentement (sur des millions d'années).}\)

c) \(\text{VRAI}\) \(\text{La lithosphère (croûte + partie supérieure du manteau) est découpée en plaques tectoniques.}\)

d) \(\text{VRAI}\) \(\text{L'analyse des ondes sismiques est la principale méthode indirecte d'exploration de l'intérieur terrestre.}\)

3Compléter un tableau

Rang 1 \(\text{Croûte terrestre}\) \(\text{Surface à ~30–40 km | solide}\)

Rang 2 \(\text{Manteau}\) \(\text{~40 km à 2 900 km | solide déformable}\)

Rang 3 \(\text{Noyau externe}\) \(\text{2 900 km à 5 100 km | liquide}\)

Rang 4 \(\text{Graine (noyau interne)}\) \(\text{5 100 km à 6 370 km | solide}\)

4Questions de cours

a) \(\text{Le forage le plus profond (Kola) n'atteint que 12 km pour un rayon terrestre de 6 370 km.}\) \(\text{La pression et la température augmentent très vite avec la profondeur, rendant tout forage au-delà de quelques dizaines de km techniquement impossible.}\)

b) \(\text{Lors d'un séisme, des ondes se propagent à travers la Terre.}\) \(\text{Leur vitesse et leur déviation varient selon les matériaux traversés. L'analyse des enregistrements de sismographes, répartis dans le monde, permet de repérer les discontinuités et de reconstituer la structure interne couche par couche.}\)

c) \(\text{Lithosphère = croûte + partie supérieure du manteau (~100 km) : rigide, formant les plaques.}\) \(\text{Asthénosphère = reste du manteau (~100 à 2 900 km) : ductile, se déforme lentement, ce qui permet aux plaques lithosphériques de se déplacer.}\)

5Interpréter des données sismiques

Observation 1 \(\text{Accélération brusque des ondes à la transition croûte → manteau.}\) \(\text{Cela traduit un changement de matériaux : le manteau est composé de roches plus denses que la croûte. Cette rupture de vitesse correspond à la discontinuité de Mohorovičić.}\)

Observation 2 \(\text{Les ondes S sont absentes du côté opposé au séisme.}\) \(\text{Les ondes S ne se propagent pas dans les liquides. Leur absence prouve qu'une zone liquide — le noyau externe — bloque leur passage. Cela confirme que le noyau externe est à l'état liquide.}\)