Comportement de la croûte continentale au niveau des reliefs

Comportement de la croûte continentale au niveau des reliefs On se propose de modéliser l'état d'une croûte continentale sous une chaîne
de montagne culminant à 3000 m d'altitude.
[pic]
L'étude des ondes sismiques et de leur vitesse a permis d'établir que la
croûte continentale a une densité inférieure à celle du manteau et que la
lithosphère continentale a une densité inférieure à celle de
l'asthénosphère. Les roches de l'asthénosphère ont un comportement ductile,
qui permet de comparer les plaques lithosphériques rigides à des radeaux
flottant sur l'asthénosphère, (un peu comme la banquise sur l'océan). On peut donc supposer, selon le principe d'Archimède, qu'il y a sous les
reliefs un épaississement de la croûte continentale permettant de compenser
les masses en fonction de la densité des roches. La question est de connaître l'ampleur de l'épaississement de la croûte
(pour un iceberg, il y a environ 10 fois plus de glace immergée qu'émergée
! ) . Plusieurs chercheurs ont cherché à modéliser la croûte continentale. Le
modèle d'Airy peut permettre de répondre à cette question.
Dans notre modèle, on représente la lithosphère sous forme de 15 blocs
verticaux de 60 km de profondeur, juxtaposés, et de reliefs différents.
On ne représentera que la croûte et la partie superficielle du manteau
lithosphérique, jusqu'à 60 km de profondeur. On appelle racine crustale l'épaississement de la croûte en profondeur,
sous les reliefs.
Le logiciel tableur permettra de calculer l'épaisseur de la racine crustale
en fonction de l'altitude, puis de représenter graphiquement la coupe
géologique correspondant au profil désiré.
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|Méthode de calcul l'épaisseur de la |Exemple de représentation des blocs de |
|croûte pour chaque bloc : |lithosphère |
|la masse des blocs s'équilibre en | |
|profondeur : | |
|La masse d'un bloc, au-dessus d'une même| |
|profondeur, doit être la même partout. | |
|Données : densité de la croûte | |
|continentale : 2,7 et densité du manteau| |
|lithosphérique : 3,3 | |
| | |
|On compare chaque bloc du relief au bloc| |
|de référence d'altitude 0 m : | |
|Le bloc de référence, pour une altitude | |
|de 0 m est constitué de 30 km de croûte.| |
| | |
|Par exemple, sa densité moyenne pour les| |
|60 premiers kilomètres est donc de (2,7 | |
|x 30 + 3,3 x 30) / 60 = 3. | |
|Le même mode de calcul permet de | |
|connaître la densité moyenne du bloc de | |
|référence pour chaque profondeur. | |
|Pour les autres blocs, la croûte est | |
|donc formée, de bas en haut, de sa | |
|racine, de 30 km et du relief | |
|(altitude). | |
Dans le modèle, pour chaque bloc, la densité de sa croûte est équivalente
à la densité moyenne au niveau du bloc de référence, au-dessus de la même
profondeur (base de la croûte du bloc étudié). 1) Calcul de l'épaisseur de la racine crustale en fonction de l'altitude
du relief :
On appelle r l'épaisseur de la racine crustale, a l'altitude.
Sachant que la densité moyenne est la même partout, au-dessus d'une même
profondeur, Etablir la relation permettant de calculer r en fonction de a. 2) On veut représenter la lithosphère alignée sur le bloc de référence,
jusqu'à 60 km de profondeur. Trouver l'équation permettant de trouver
l'épaisseur du manteau (sur le graphique) à partir de l'épaisseur de
la racine crustale. 3) Appeler le professeur pour valider le raisonnement et les formules
trouvées.
4) Compléter la feuille de calcul pour obtenir toutes les valeurs. 5) Obtenir une représentation graphique permettant de visualiser la coupe
géologique de cette région, montrant l'épaississement de la croûte
sous les reliefs. Dans OpenOffice Calc, Choisir un diagramme en
colonnes. Ordonner les séries de données (Plage de données - série de
données) de la plus profonde (manteau, en haut) à la plus
superficielle (altitude, en bas). Masquer éventuellement l'étiquette
de l'axe Y. 6) Décrire les caractéristiques de la racine crustale visibles sur la
coupe obtenue. 7) Sachant que le Moho se comporte comme un réflecteur des ondes
sismiques, imaginer une méthode permettant de valider le modèle.
SOURCE ACADEMIE VERSAILLES