Les séismes – Exercices Corrigés

Les séismes – Exercices Corrigés

Cours
Évaluations corrigés

Exercice 1: 

Complétez le tableau ci-dessous en définissant les termes principaux abordés dans le cours sur les séismes.

TermeDéfinition
Séisme 
Foyer 
Épicentre 
Ondes sismiques 
Magnitude 
Intensité 
Faille 
Sismographe 

Voici les définitions correctes des termes principaux abordés dans le cours sur les séismes.

TermeDéfinition
SéismeMouvement brusque ou secousse de l’écorce terrestre résultant de la libération brutale d’énergie accumulée par les contraintes tectoniques.
FoyerPoint à l’intérieur de la Terre où commence la rupture le long d’une faille et d’où sont émises les ondes sismiques.
ÉpicentrePoint à la surface de la Terre situé directement à la verticale du foyer du séisme.
Ondes sismiquesVibrations qui se propagent à partir du foyer d’un séisme à travers la Terre ou le long de sa surface.
MagnitudeMesure quantitative de l’énergie libérée par un séisme, indépendante des effets en surface.
IntensitéMesure qualitative des effets d’un séisme en un lieu donné, basée sur les observations des dégâts.
FailleFracture dans l’écorce terrestre le long de laquelle il y a eu un mouvement relatif des roches.
SismographeInstrument qui enregistre les vibrations du sol causées par les ondes sismiques.

Concepts clés à retenir:

  • Les séismes résultent de l’accumulation et de la libération brutale d’énergie le long de failles
  • Le foyer est le point d’origine en profondeur, l’épicentre est son projeté à la surface
  • La magnitude mesure l’énergie libérée (échelle de Richter), l’intensité mesure les effets en surface (échelle EMS)
  • Les ondes sismiques se propagent à partir du foyer et peuvent être enregistrées par des sismographes
  • Les failles sont des zones de faiblesse dans l’écorce terrestre où se produisent les séismes

Exercice 2: 

Complétez le texte ci-dessous en utilisant les mots suivants :
séisme, foyer, épicentre, ondes, magnitude, intensité, faille, sismographe, Richter, tectoniques

Un est une secousse du sol résultant de la libération brutale d’énergie accumulée par les contraintes . Il se produit le long d’une , au niveau du .

Le point à la surface directement au-dessus du foyer est appelé .À partir du foyer, des sismiques se propagent dans toutes les directions.

L’énergie libérée par le séisme est mesurée par la sur l’échelle de .

Les effets en surface sont mesurés par l’ .

Les vibrations du sol sont enregistrées par un .

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Exercice 3: 

Indiquez si les affirmations suivantes sont vraies ou fausses en cochant la case appropriée.

AffirmationVraiFaux
1. Les séismes sont causés par le mouvement des plaques tectoniques.
2. Le foyer est le point à la surface directement au-dessus de l’origine du séisme.
3. L’épicentre est le point où commence la rupture le long de la faille.
4. Les ondes S sont les plus rapides et arrivent en premier aux stations sismiques.
5. La magnitude mesure l’énergie libérée par un séisme.
6. L’intensité d’un séisme est la même partout, quelle que soit la distance à l’épicentre.
7. Un séisme de magnitude 7 libère 10 fois plus d’énergie qu’un séisme de magnitude 6.
8. Les failles normales sont associées à des forces de compression.
9. Le sismographe enregistre les ondes sismiques sous forme de sismogramme.
10. Les zones les plus sismiques correspondent généralement aux limites de plaques.

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Exercice 4 : Définition et caractéristiques des séismes

Le 12 janvier 2010, un séisme de magnitude 7,0 sur l’échelle de Richter a frappé Haïti, causant des dégâts considérables.

  1. Définissez ce qu’est un séisme.
  2. Citez trois caractéristiques importantes d’un séisme.
  3. Expliquez la différence entre l’épicentre et le foyer (hypocentre) d’un séisme.

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Exercice 5 : Échelles de mesure des séismes

Un séisme a été évalué à VIII sur l’échelle MSK et à 6,5 sur l’échelle de Richter.

  1. Quelle est la différence fondamentale entre ces deux échelles?
  2. Quelle échelle est la plus précise? Justifiez votre réponse.
  3. En utilisant la formule $M = 1 + \frac{2I}{3}$, vérifiez la cohérence des deux mesures.

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Exercice 6 : Ondes sismiques

Les ondes sismiques sont enregistrées par des sismographes et permettent d’étudier les séismes et la structure interne de la Terre.

  1. Nommez les trois types d’ondes sismiques et donnez leurs caractéristiques principales.
  2. Classez ces ondes par ordre de vitesse de propagation (de la plus rapide à la plus lente).
  3. Expliquez pourquoi les ondes S ne se propagent pas dans les liquides.

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Exercice 7 : Structure interne de la Terre

Enoncé : L’étude des ondes sismiques a permis de déterminer la structure interne de la Terre.

  1. Nommez les trois principales enveloppes de la Terre et donnez leurs épaisseurs approximatives.
  2. Citez deux discontinuités importantes et précisez à quelle profondeur on les trouve.
  3. Expliquez comment les ondes sismiques nous renseignent sur la structure interne de la Terre.

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Exercice 8 : Séismes et tectonique des plaques

 La répartition des séismes à la surface du globe n’est pas aléatoire.

  1. Décrivez la répartition géographique des séismes dans le monde.
  2. Expliquez pourquoi les séismes sont concentrés dans certaines zones précises.
  3. Citez les trois types de limites de plaques et associez à chacune le type de séisme qui s’y produit.

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Exercice 9 : Calculs sismologiques

Une station sismique enregistre l’arrivée des ondes P à 10h 12min 15s et des ondes S à 10h 12min 45s.

  1. Calculez le temps de propagation des ondes P et S.
  2. Déterminez le délai entre l’arrivée des ondes P et S.
  3. Si la distance épicentrale est de 300 km, calculez la vitesse moyenne des ondes P.
  4. En supposant que les ondes S se propagent à 3,5 km/s, calculez le temps de propagation théorique des ondes S.

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Exercice 10 : Analyse de sismogramme

Enoncé : Le sismogramme suivant montre l’enregistrement d’un séisme avec l’arrivée des différentes ondes sismiques.

  1. Identifiez les différentes phases du sismogramme (calme sismique, ondes P, ondes S, ondes L).
  2. Mesurez le temps d’arrivée des ondes P et S. Calculez le délai S-P.
  3. Si la vitesse moyenne des ondes P est de 6 km/s et celle des ondes S de 3,5 km/s, estimez la distance à l’épicentre.

Formule : $Δ = \frac{Δt × Vp × Vs}{Vp – Vs}$

4. Proposez une explication pour la plus grande amplitude des ondes de surface (L) par rapport aux ondes de volume (P et S).

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Exercice 11 : Analyse de la répartition mondiale des séismes

 La carte mondiale de répartition des séismes montre une distribution non aléatoire avec une concentration dans des zones spécifiques.

  1. Identifiez les trois principales zones sismiques illustrées sur la carte schématique.
  2. Pour chaque zone, précisez le type de limite de plaques et le mécanisme à l’origine des séismes.
  3. Expliquez pourquoi la ceinture circum-pacifique concentre environ 80% de l’activité sismique mondiale.
  4. Pourquoi certaines régions comme le centre des continents ou le centre des océans sont-elles peu sismiques?

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Exercice 12: Analyse d’un séisme au Maroc

Document :

Un séisme au Maroc

Le bilan du séisme qui a frappé le nord-est du Maroc, dans la nuit du 23 au 24 février, s’élevait, mercredi matin, à 564 morts et 300 blessés. L’épicentre de la secousse, d’une magnitude de 6,4 sur l’échelle ouverte de Richter, a été localisé à Ait Kamara, commune située à 19km de la ville portuaire d’El Hoceima…

Nous dormions quand la terre a bougé. Il était alors 2h28 du matin. Un bruit assourdissant s’est produit. Les maisons tombaient. Tout y est passé, les anciennes comme les nouvelles bâtisses, raconte un habitant d’Im Zouren, village presque rasé par la catastrophe… Le courant électrique a été coupé. Les gens sont sortis dans les rues, pieds nus, en pyjama… La terre a tremblé plusieurs fois. Nous avions l’impression qu’à tout moment, elle allait nous engloutir.

D’après Le Monde le 26/02/2004.

  1. Indiquer précisément l’endroit où s’est produit le séisme.
  2. Indiquer précisément quand il s’est produit (date, heure).
  3. Donner sa magnitude.
  4. Indiquer toutes les conséquences du séisme.
  5. Indiquer les manifestations du séisme.

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Exercice 13: Propagation des ondes sismiques

Document :

Les ondes sismiques ne se propagent pas à la même vitesse dans toutes les roches du globe.
Leur vitesse à différentes profondeurs a été calculée et l’on obtient le graphique suivant :

  1. Ecrire le titre de ce graphique.
  2. Indiquer la profondeur à laquelle on observe une brusque augmentation de la vitesse des ondes sismiques.
  3. Préciser de quelle valeur à quelle valeur passe cette vitesse à cette profondeur.
  4. Décrire comment varie la vitesse des ondes de 100 à 150 Km de profondeur.

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Exercice 14: Séisme d’Eschweiler en Allemagne (2002)

En 2002, un séisme s’est produit en Allemagne à Eschweiler. Il a été ressenti dans deux régions différentes (Namur et Ostende) d’un pays voisin (la Belgique).

Le document (a – à gauche) montre la carte des intensités du séisme d’Eschweiler.

Le document (b – à droite) donne deux sismogrammes enregistrés dans deux stations du réseau sismique belge. L’une est située à 89km de l’épicentre; l’autre à 168km de l’épicentre.

 

  1. a- Décrivez la variation de l’intensité du séisme de la région d’Eschweiler vers Ostende.

    b- Comment expliquez-vous cette variation ?

  2. Déterminez le sismogramme qui a été enregistré à 168km de l’épicentre. Justifiez votre réponse.

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Exercice 15: Répartition des foyers sismiques à l’ouest de la fosse du Japon

Le document ci-dessous montre la répartition des foyers des séismes à l’ouest de la fosse du Japon.

  1. Comment varie la profondeur des foyers de séismes à l’ouest de la fosse du Japon ?
  2. Quel phénomène géologique peut-il expliquer cette répartition des foyers de séismes ?
  3. Réalisez un schéma représentant ce phénomène.

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Exercice 16: Répartition des foyers sismiques sous l’Amérique du Sud

Le document ci-dessous représente la répartition des foyers sismiques sous l’Amérique du Sud

Répartition des foyers sismiques sous l’Amérique du Sud

  1. Indiquez comment évolue la profondeur des foyers des séismes d’Ouest en Est ?
  2. Indiquez comment sont répartis les foyers sismiques sous l’Amérique du Sud ?
  3. Expliquez la répartition des foyers sismiques sous l’Amérique du Sud ?

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