TD3 Dynamique Interne Corrig

TD3 Dynamique Interne Corrig

TD GÉOSCIENCES 1 STUIOOIL TD3 : Dynamique interne de la Terre 1. Dynamique du manteau 1) Dans la croûte terrestre, la température augmente en fonction de la profondeur de 300 C. km-l. Avec un tel gradient géothermique, quelle serait la température à 660 km de profondeur, c’est à dire ? l’interface entre le manteau supérieur et le manteau inférieur ? to View nextÇEge Est-ce plausible? T660 = 13 + 30. 660 Impossible ; tout ser ondes sismques S q ce . 2) La figure 1 montre or fi la propagation des ans la boîte d’un modèle numérique pour syst me onductif (à gauche) et dans un système convectif (à droite). Comparez ces deux modes de transport de la chaleur (milieu, mécanisme, conditions de fonctionnement, efficacité, etc. ) à partir de ce qui a été vu en cours. Conduction Convection milieu Solide et liquide profondeur z En mode convectif ; quasi-isotherme au centre de la boite et deux couches limites thermiques en haut et en bas. – Qu’en concluez-vous par rapport à la question 1 ? Seul le mode convectif est approprié au manteau terrestre – Précisez pour chaque enveloppe terrestre le mode de transport e la chaleur qui lui est

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Atmosphère : convection ; Lithosphère : conduction Asthénosphère : convection ; noyau externe : convection ; graine : conduction très largement dominante TD GÉOSCIENCES 1 IJE STUIOOIL – Dans la boite en convection (à droite), localisez le courant froid et le courant chaud. – Toujours dans la même boite, qui est une simulation numérique, identifiez les zones qui pourraient correspondre dans le manteau de la Terre ou des planètes à un panache de point chaud et à une zone de subduction.

A gauche : courant chaud ascendant = panache de point chaud ; ? droite : courant froid descendant = zone de subduction 3) Pourquoi les plaques lithosphériques océaniques passent nécessairement en subduction au-delà d’un certain âge ? parce qu’elles deviennent plus denses que le manteau environnant ; cfla poussée d’Archimède 4) Nous allons brièvement faire le bilan des forces qui s’appliquent à une plaque en subduction, car cela permet d’estimer la viscosité du manteau terrestre. – Sur la fieure 2, indiquez p le poids de la plaque qui laque, ainsi que la force de frottement (F) entre la plaque plongeante et le manteau environnant.

N’oubliez pas que c’est cette force de frottement (F) qui est responsable des séismes en contexte de zone de subduction (ex. séisme de Sumatra le 26 décembre 2004, M-9,3). Petit rappel : La poussée d’Archimède est la force que subit un corps plongé en tout ou en partie dans un fluide soumis à un champ de gravité. Si ce corps est moins dense, il flotte ; s’il est relativement plus dense, il coule. Définissons un modèle géométrique pour la plaque qui plonge. Elle s’est enfoncée d’une profondeur h dans le manteau, elle a une épaisseur e, et elle dallonge le long de la frontière de plaque sur une longueur l.

Proposez des valeurs numériques de h, e et l, à partir de vos connaissances. Discuter avec les étudiants des possibles valeurs considérées, ou au moins leur ordre de grandeur. On prendra ici : • h = 660 km ou 2900 km selon u’on fait l’hypothèse que les plaques s’arrêtent à la limi RGF3CF6 P ainsi que la poussée d’Archimède A qui s’appliquent à la plaque en subduction, d’abord littéralement puis numériquement. Vous avez aussi besoin de savolr que la plaque océanique qui plonge a une masse volumique moyenne pPO d’environ 3300 kg. -3 et est plus dense que le manteau asthénosphérique (possédant une densité PMA) de 60 kg. m-3 en moyenne (AP). Discuter et rappeler les équations et unités des calculs de poids et de poussée d’Archimède. Expression littérale : P (h e l) pPO g (g est l’accélération de la pesanteur 9,81 m. s-2) A – (h e l) pMAg (où PMA – ppo – AP) Expression numérique, pour h = 2900 km et I = 55 000 km, p 5,1634935 1023 N A = 5,0696118 1023 N P-A= 9,39 1021 N en effet une force de 1 N colinéaire au mouvement d’un objet de 1 kg, appliquée pendant 1 s modifie sa vitesse de 1 mis, donc 1 N = 1 kg. . s-2) – La force de frottement qui s’applique à la plaque qui plonge vaut • F=2WVl où est la viscosité du manteau, et V la vitesse moyenne des plaques en subduction (5 cm. a-l). Quelle est l’unité de p ? (1 Pa = 1 N. m-2) F=21-1 VI, en N/(m. s-l . m), soit en Pa. s – En faisant l’hypothèse qu’il y a équilibre entre les forces, calculez la valeur de (expression puis valeur numérique) Expression littérale : F-p—A (h e l) Ap g = 2pVl PAGF