SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE

4me

Par le collectif de professeurs: .

Afin que chacun, selon ses possibilits, puisse participer des lumires de son sicle.D. Diderot, prface de lencyclopdie,1750

A lattention des lves...Quest-ce quun manuel numrique de SVT ?Prsenter, organiser les connaissances indispensables pour prparer, soutenir et prolonger le travail de votre professeur.Vous trouverez essentiellement dans ce manuel des connaissances, des prolongements de cours et de nombreux exercices corrigs. Le but de ce manuel est de vous aider progresser, aller plus loin. Il sadresse tous les lves dsireux davoir un support bien organis, clair et prcis pour travailler, mais aussi tous les curieux se posant des questions sur le monde qui les entoure. La plupart des manuels vous proposent de jolies photos et vitent dexposer clairement ce que vous devez savoir. Ce nest pas le cas de celui-ci. Cest pour cela quil y a beaucoup de choses lire. Ne comptez pas apprendre srieusement quoi que ce soit sans faire cet effort, qui bien vite deviendra un plaisir. Nous avons essay de rendre le manuel le plus agrable possible, car il nest pas de sciences sans joie. Dans ce manuel: - le cours prsente ce quil faut savoir et dtaille les raisonnements - des rsums exposent les notions quil faut, comment dire... retenir ? - les annexes (encadrs) permettent dapprofondir et dillustrer un sujet - les exercices prsentent de quoi vrifier puis appliquer ses connaissances (car la science est aussi lapplication de connaissances des problmes nouveaux pour gnrer des connaissances nouvelles, etc.) Ce manuel fait largement appel lhistoire des sciences, donc vous en profiterez pour rviser aussi votre histoire et mme, chemin faisant, pour apprendre quelques dfinitions, citations et astuces qui vous permettront de mieux matriser votre expression crite et, pourquoi pas, orale (les pages de vocabulaire matriser vous y aideront). La forme lectronique de ce manuel vous permet de lavoir toujours avec vous, dans vos tlphones, vos iPod, ipad, ordis, vos XO... Elle vous donne aussi accs des vidos ou des sites qui illustrent de nombreux phnomnes. Un dernier dtail: ce manuel est libre. Cela signifie que vous pouvez librement le copier, le tlcharger, le mettre disposition de tous vos amis. Vous pouvez aussi en utiliser des schmas, des textes, des illustrations dans un expos, par exemple. Noubliez pas toutefois de citer lorigine de vos documents de la faon suivante: Manuel libre & gratuit SVT 4 - collectif des 7 Et maintenant, au boulot!Pr. R .Raynal - directeur douvrage Dr de lUniversit de Toulouse Aot 2011

vitez dimprimer !Un document sous forme lectronique doit le rester le plus possible: cest ainsi que vous aurez accs toute sa richesse, ses liens, ses vidos et ses possibilits de navigation. Imprimer est le plus souvent inutile, et reprsente une dpense (en encre surtout, en papier ensuite) qui nest pas ngligeable. Si vous le pouvez, conservez et utilisez ce manuel sous sa forme lectronique.

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Programme

2011

Ce manuel est fourni sous forme lectronique. Il est entirement gratuit et peut tre librement distribu par tous les moyens possibles, existant ou venir. Il est galement libre dans la mesure o chaque professeur peut lamliorer et le modifier, les fichiers sources tant librement disponibles sur le site www.exobiologie.info. Les illustrations, photos et schmas sont soit totalement libres de droits, soit sous licence CC, soit ralises par moimme et donc librement utilisables et modifiables. Les liens Internet donns sont actifs si le document reste sous forme lectronique. Version 0.1

A lattention des professeurs de Sciences

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Nul nentre ici sil nest gomtre. Cette immarcescible injonction platonicienne, 25 sicles aprs son apposition au fronton de lAcadmie, nous rappelle toujours que dans lenseignement des sciences ne doivent entrer en compte que les processus typiquement scientiques, caractriss par une dmarche particulire, une qute de connaissance, un mode unique dinterrogation sur le monde, dinterprtation et dexplication des phnomnes. " On trouvera donc dans ce manuel des connaissances, organises et structures, mises disposition des lves dans le but de les aider et de fournir leurs professeurs des documents originaux utilisables en situation. " On ny trouvera donc pas les diverses expressions des modes discutables en provenance des pseudo-sciences en gnral et de celles se vantant dtre de lducation en particulier. Au professeur, seul mme de juger de leur pertinence dans le cadre de ses classes et de son enseignement, de sen inspirer ou de sen der. Librement. " La mode actuelle, en pdagogie, est de dgager des situations problmes censes motiver ltude des notions assimiler. Lexprience montre que nombre de ces problmes sont des injonctions formelles sans intrt scientique ou didactique. Dans ce manuel, ce qui est connaitre est explicitement mentionn, expliqu, dtaill, organis, construit, de faon mthodique et prcise. Plutt quune approche articielle, nous avons prfr, chaque fois que cela tait possible, nous rfrer une approche historique montrant comment une notion a t construite, dcouverte au moyen dlments de l'Histoire des sciences. Il sagit de montrer llve l'incarnation des mthodes scientiques dans les Hommes et le temps, dinjecter une dynamique temporelle dans la statique de lapprentissage. " An de faciliter le travail des lves et de leur professeur, le manuel contient les lments suivants: Une approche historique intgre dans les progressions, montrant que la connaissance scientique nest pas une rvlation, mais procde dun ensemble historique jalonn d'erreurs, de mauvaises interprtations et davances dterminantes. Des rappels de vocabulaire dans un glossaire la n de chaque chapitre.

Des schmas, parfois volontairement trs simples, an que llve puisse les reproduire de lui-mme, les apprendre et les utiliser. Des exercices varis, tous corrigs, la fois pour que llve puisse svaluer, mais aussi pour laider dans ses rvisions. des questions d'lves rpondant des interrogations qui peuvent sembler lmentaires ou farfelues, mais qui reviennent rgulirement dans les salles de classe. "" " Le socle commun, rvolution impose aux professeurs de SVT, court le risque de monopoliser un temps prcieux pour un bnce dnir. Il concerne le professeur, seul juge-arbitre des comptences que fait travailler un exercice, et seul acteur de leur validation. Notre manuel tant conu pour llve dsireux de progresser et dapprendre, donc de se construire en intgrant sa personnalit les dmarches scientiques et les savoirs savants en dcoulant et non pas pour se contenter dincarner des procdures dans des processus, il ny fait donc pas explicitement rfrence. " Enseigner les sciences, cette qute dun absolu guid par la raison, est une entreprise naturellement pluridisciplinaire, faisant appel des notions de physique et de chimie, mais aussi d'histoire, de Franais; et peut se doubler dune dmarche artistique. Nous avons essay dintgrer cette dimension humaniste dans nos progressions. Ainsi, certains phnomnes gologiques, par exemple, ont fait lobjet de nombreuses oeuvres dart. Nous avons donc inclus dans le manuel des oeuvres diverses, en les replaant dans leur contexte. Ne cachons pas que notre parti pris dun humanisme moderne a t critiqu. Daucuns nous ont afrm quune telle exigence tait impossible avec les lves tels quils sont actuellement. " Contrairement aux aptres de la renonciation, nous considrons que la mission de lenseignement est justement de faire en sorte que llve devienne autre que celui quil est. Parce que nous nous intressons plus ce que les lves doivent tre qu ce quils sont, nous avons tent de contribuer la ralisation de cet impossible rve. " Nous sommes extrmement exigeants, cest vrai. Car sinon, le risque est grand de voir les lves devenir ce pour quoi on les prend. Nous ne saurions nous rsigner leur construire ce genre davenir. Pr. Dr. R. Raynal - Directeur de ce manuel

Les auteurs de cet ouvrage! Il y a un an, un nouvel diteur de manuels scolaires contacta lun dentre nous, dj auteur de plusieurs manuels libres et gratuits, afin de lui proposer la direction de la ralisation dun manuel de SVT quatrime. Lditeur, dment averti de par les manuels dj raliss et par son directeur de publication des particularits de lapproche choisie, runit une quipe de rdacteurs enthousiastes qui se mirent au travail. ! Au bout de quelques semaines, certains correcteurs exigrent des modifications si profondes quelles ne correspondaient plus avec notre vision de ce que doit tre lenseignement des Sciences. Lditeur, effray, abandonna donc le projet, mais son directeur, le reprenant son compte, proposa lquipe de rdacteur de poursuivre bnvolement laventure afin de rdiger un manuel libre et gratuit conforme leur faon denvisager lenseignement des sciences... Vous avez le rsultat de leur travail sous vos yeux. ! Lquipe dauteurs runie prsente quelques particularits: elle comprend la fois des professeurs expriments et des nouveaux venus dans lenseignement. La grande majorit des auteurs est issue du monde de la recherche, certains provenant des meilleurs laboratoires du pays... et ne se voyant souvent offrir comme dbouch, au terme de huit annes dtudes, que lenseignement secondaire! Une autre particularit provient des pratiques pdagogiques diffrentes des professeurs en exercice: leurs chapitres sen font lcho, et jai tenu maintenir leurs spcificits derrire lunit de ton de louvrage.

Ont contribu ce manuel: Cline Bon, Dr es sciences (CEA - spcialiste des ADN anciens), professeur agrg de SVT. Valrie Goubard, Dr es Sciences (Collge de France - spcialiste des cellules gliales), Pr agrg de SVT Gwenael Le Kervadec, Dr es Sciences (palontologie), Pr agrg de SVT Jean Pierre Moussus, Dr es Sciences, professeur agrg l'Ecole Normale Suprieure de Lyon Magali Naville, Dr es Sciences, chercheur contractuel lENS (gnomique fonctionnelle et volutive), Pr agrg de SVT. Roger Raynal, Dr de luniversit de Toulouse, Pr de SVT, auteur de manuels libres et gratuits, traducteur de Darwin, directeur de ce manuel. Denis Seguette, Pr de SVT, spcialiste des pdagogies innovantes. Puissions-nous en inspirer bien dautres, et de meilleurs ! " " " " " " " " " " " " " " " " R .Raynal, 1 septembre 2011

Support en ligne Le site www.exobiologie.info sera votre lien vers les mises jour du manuel. Vous pourrez galement joindre directement le directeur.

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SOMMAIREActivit interne du globe1 - Les tremblements de Terre, ou comment les paysages sont bouleverss. - par D. Seguette. 2 - Le volcanisme est l'arrive en surface de magma. " " " " - par R. Raynal." 3 - La partie externe de la Terre est forme de plaques mobiles."" " - par C. Bon. 4 - Les mouvements des plaques transforment la surface du globe. " " - par C. Bon. 5 - Lactivit de la plante engendre des risques pour lHomme. " " - par G. le Kervadec. "

La reproduction sexue maintient les espces dans les milieux diffrents - par R. Raynal.6 - La reproduction sexue. 7 - Des milieux de vie diffrents imposent des reproductions diffrentes. 8 - Ltre humain peut inuencer la reproduction sexue des tres vivants.

La transmission de la vie chez lHomme9 - L'tre humain devient apte se reproduire la pubert. " 10 - La pubert est cause par des molcules, les hormones. " 11 - Origine et dveloppement de l'embryon humain." " 12 - La matrise de la reproduction. " " " " " - par J.P. Moussus. - par R. Raynal. - par V. Goubard. - par G. le Kervadec.

La communication nerveuse - par M. Naville.13 - Le systme nerveux relie les organes. " 14 - Les centres nerveux reoivent, analysent et fabriquent des messages. 15 - Le fonctionnement des centres nerveux peut tre perturb.

Les tremblements de terreou comment les paysages sont bouleverss.Ltude des sismes permet de rpondre aux questions suivantes : Quest-ce quun sisme? Quelles sont les consquences dun tremblement de terre? Comment en expliquer le dclenchement brutal? Quel modle acceptable pouvons-nous mettre en place afin den expliquer lorigine? Comment les scientifiques mesurent-ils la force dun sisme ?

Des tremblements de terre qui inquitent, mais...Les sismes ou tremblements de terre, linstar des grands phnomnes qui affectent violemment la surface du globe, reprsentent aux yeux des hommes des phnomnes extraordinaires et inquitants la fois. Cela se conoit trs facilement parce quils provoquent des destructions, des modifications radicales du paysage et des pertes de vies humaines importantes en un instant trs court lorsquils se produisent proximit des villes. Ainsi, dans lAntiquit, les colres de la terre taient aussi celles des Dieux. Or, actuellement, nous en connaissons les origines et mcanismes. Les tremblements de terre doivent tre tudis avec un regard et une dmarche scientifique qui permettent leur comprhension : comprendre les secousses du sol cest tenter de les prvoir et ainsi sauver des populations humaines. Notre globe est anim, et les sismes en illustrent le dynamisme.

Destruction partielle du port de Senda au Japon, aprs le sisme majeur du 11 mars 2011. Aprs avoir fortement secou mme les immeubles les mieux construits, endommageant les btiments, le sisme a provoqu la formation dune vague gante, ou tsunami, qui a dvast la cte Nord Est de lle principale du Japon, Honshu, endommageant fortement la centrale nuclaire de Fukushima. Photo US Navy.

SOMMAIREDes tremblements de terre qui inquitent, mais... Les manifestations dun tremblement de terre;ou comment rassembler les vnements qui se droulent lorsque la terre tremble...

La signature des sismes;ou comment reconnatre les traces laisses par un sisme...

Lorigine des sismes;des hypothses la construction dun modle expliquant les sismes

Les sismes sont la consquence de ruptures de roche en profondeur;ou comment le modle donne une bonne image sur les tapes dun sisme

Les sismes se propagent au-del des failles;les sismes sont bien plus complexes quune secousse

Les sismes sont des phnomnes mesurables par des outils:les outils se perfectionnent au cours du temps pour devenir plus prcis

Exercices Glossaire

Novembre 1755, alors que Lisbonne se prpare clbrer les crmonies de la Toussaint, tt dans la matine, un tremblement de terre dvaste, en cinq minutes, le centre de la ville et fait 60 000 victimes. La peinture de Glama, Lisbonne, muse dart ancien.

Les manifestations des sismes la surface du globe.Les sismes peuvent se produire dans tous les types de rgions ou de paysages: forts, dserts, fonds ocaniques, mais aussi dans les villes. Bien videmment, cause des dommages provoqus et des victimes, lactualit se reporte davantage sur les sismes meurtriers ayant touch des rgions urbaines, trs peuples.

tude dun tremblement de terre rcent : Hati, le 12 janvier 2010Nous sommes Port-au-Prince, qui est la capitale dHati (voir carte en haut droite), lun des pays les plus pauvre du monde. La ville compte 2,5 millions dhabitants. Vers 16h50, la terre tremble pendant 48 secondes. Un tmoin raconte au microphone dune grande radio:" moi, jtais dans la rue quand a sest pass, jtais dans une voiture et je rentrais chez moi. On a senti une norme secousse, la voiture a failli chavirer et puis aprs elle sest arrte nette. Tous les gens qui taient lintrieur ont eu un gros choc. On a vu tout ce qui tait tomb: les murs, les maisons, les ssures, il y a beaucoup daccidents de voiture, beaucoup de personnes sont mortes crases, mais on ne sait pas combien au juste, une de mes nices est blesse car la maison lui est tombe dessus. Il ny a plus de moyens de communication et je ne peux pas appeler ma famille...je pense quil y a eu une grosse secousse et douze autres moins importantes.... " Un deuxime tmoignage dune quipe de reportage dune chaine de tlvision prcise qu 80 km plus lest de la capitale, la secousse tait trs faible. Ils ont constat quaucune maison ne sest effondre, quaucune personne ntait blesse et que la population est reste calme. " Par la suite, le CNRS nous informe quune partie dune gigantesque cassure du sol, nomme faille, passant au sud-ouest de la capitale, a surlev le sol de 10 20 cm sur 50 km de long. Malgr cette longueur importante, on ne peut pas lobserver directement dans le paysage parce quelle se niche tout de mme une douzaine de kilomtres dans le sol dHati, en dessous de la surface. D'autre part, elle est inscrite dans un rseau de fractures du sol bien plus grand. " Quelques jours aprs ce drame, on apprendra que la secousse principale aura dtruit 1/3 de la ville, dont le palais prsidentiel, les ambassades et la majeure partie des htels, pargnant larodrome. " Le mois suivant, les informations conrment leffroyable bilan : 230000 morts, 300000 blesss et 1,2 million de sans-abris. Laide de toutes les Nations contribue la reconstruction et au sauvetage de la population sinistre.

Images satellites avant et aprs le sisme. On constate dimportantes modifications du paysage notamment celles lies aux destructions urbaines : palais du prsident et rues. Photos Google earth.

Questions rapides :O est situ Hati ? Que se passe-t-il lors dun tremblement de terre ? En quoi un tremblement de terre est-il dangereux pour les populations humaines ? Combien de temps a dur la secousse ? Selon les tmoignages, existe-t-il des signes qui annoncent la survenue du tremblement ? Images satellites Hati intressantes en raison de la localisation dune modification majeure de la surface de la Terre!: une cassure appele faille (faille de Logne). Elle nest pas observable directement au sol. Photo google Earth.

Hati avant et aprs le sisme.

tude dun tremblement de terre dans un pays dvelopp : Kbe, le 17 janvier 1995.La ville de Kbe, sur lle dHonsh", est le plus grand port du Japon. Elle rassemble prs de 2800 personnes/km2 soit 1,5 million dhabitants, voire le double si lon compte sa priphrie. Cest dans ce contexte qu 5h46 la rgion est srieusement secoue pendant une vingtaine de secondes. Diffrents rcits synthtiss nous clairent sur les consquences du phnomne... " Lors du tremblement principal, un bruit assourdissant accompagne les sursauts du sol, qui bouge surtout de haut en bas avec des carts de 80 cm 1m. En revanche les mouvements de droite gauche sont faibles. Les tmoins parlent dune quinzaine de sismes de moindres importances faisant suite au premier tremblement. A chaque fois ce bruit, un grondement, accompagne les secousses du sol. " Les consquences du sisme sur les constructions taient immdiates: destruction par croulement. En effet, les va-et-vient du sol cisaillaient les fondations des maisons et des immeubles. 721667 btiments seront fortement endommags, dont 181799 compltements dtruits par effondrement (ci-contre, un immeuble endommag par le sisme - Photo Wikimedia). " Dautre part, la rupture des canalisations de gaz a t lorigine de centaines dincendies alourdissant les dgts, puisque les ruelles, par endroits, taient troites et bordes de boutiques facilitant la propagation des ammes. Habituellement efcaces, les pompiers de Kbe nont pu faire face aux feux en raison du manque deau d la rupture des canalisations deau. Laroport a t endommag, des ponts couchs au sol, les rails des trains ont t tordus, les lignes souterraines dtruites, les diffrentes industries ont d arrter leurs productions. " Les tudes de la rgion de Kbe, par les centres dtudes gologiques, rvlent la prsence dune cassure des roches du sous-sol, ou faille, qui affleure par endroits la surface de la Terre. On peut ainsi lobserver et l'tudier. On constate quelle a boug de 50 cm vers le haut et de plus de 1 m vers lavant. De plus, elle stale sur plusieurs dizaines de kilomtres, plongeant ensuite dans le sol et chappant lobservation directe. Le bilan humain, matriel et conomique donn par le centre de prvention des catastrophes naturelles de la mairie de Shinjuku-ku, est important : 6432 morts , 43 792 blesss. On estime 100 milliards de dollars le cot des dgts.!

Image satellite de la rgion autour de Kbe. La ligne jaune (pointille et pleine) souligne la prsence dune faille nomme Nojima. Elle est observable directement au sol sur lle Awaji (trait plein). Photo google Earth - la base de la photo reprsente environ 120 km.

" Que retenir de ces deux exemples de sismes ? Les sismes sont dangereux quand ils se produisent proximit des villes. Ils occasionnent des destructions importantes et des victimes, mais ils modient aussi les paysages au travers de ces dgts et des cassures du sol nommes failles. Questions rapides :Localise sur un globe le Japon. Quelles sont les consquences immdiates de ce tremblement de terre ? Quelles sont les manifestations communes aux tremblements de terre de Kbe et de Hati ? Quelle modification du sol observe-t-on aprs le sisme ? Schmatise une faille rapidement avec un crayon. Combien de secousses compte-t-on ? Lien: reportage dun journal tlvis franais 36 heures aprs le sisme. Les valeurs ntaient pas encore confirmes. Une partie de la Faille de Nojima est visible en surface, dans un muse, sur lile Awaji. On voit ici le dcalage des deux blocs de roche de part et dautre de la faille, llvation du sol, de 50 cm, forme une marche. La barre dchelle reprsente 1 m . Daprs Photo Wikimedia/ S. Midori

La faille, indice dun sisme.On vient de voir quun sisme entrane des modifications radicales du paysage. Malheureusement, il existe bien dautres phnomnes naturels destructeurs, par exemple une explosion. Ds lors, comment faire pour reconnatre un sisme dun autre sinistre? Autrement dit quelle est la signature dun sisme ? Pour rpondre cette question, il faut bien observer les consquences dun sisme et les confronter celles dun autre vnement dintensit globalement quivalente. On constate alors que la prsence dune cassure du soussol appele faille est systmatiquement et exclusivement prsente lors dun sisme. En revanche, dautres critres sont souvent prsents, quel que soit lvnement. Ainsi les dgts importants, des blesss, des victimes, mme un tremblement du sol ne sont pas du tout des marqueurs dun sisme. On en conclut que la faille seule reprsente une excellente signature des sismes. Les failles sont bien plus que de simples fissures du sol. En effet, leurs grandes dimensions dans le sens de la longueur en font des lments majeurs dans le paysage mme si elles naffleurent pas forcement en surface. Imaginez une seule et mme faille stalant sur plus de 20 km (faille de El Asnam, en Algrie) voire 1300 km comme le groupement des failles de San Andreas en Californie ( gauche, photo USGS). De la mme manire, certaines failles plongent en profondeur sur des distances qui peuvent atteindre la dizaine de kilomtres. Imaginez donc leurs surfaces : 300 km2 ! La deuxime particularit, aprs les dimensions, qui les diffrencie des fissures, est le dcalage des blocs de roche de part et dautre de la faille. On observe souvent une sorte de marche entre les bords de la faille. Ce dcalage, bien que parfois modeste (de lordre du centimtre) peut atteindre plusieurs mtres (voir la faille de Najima pour observer cette marche). Il nest pas toujours ais de voir ce rejet en raison de lrosion, qui peut le faire disparatre, mais parfois des indices nous renseignent : observer le dcalage de lignes au sein mme des blocs de roches ou encore lcart entre deux couches de roches (voir lillustration ci-contre). Dcidment, ces failles sont des objets gologiques bien particuliers parce que toujours associes aux sismes, mais aussi en raison de leur impact sur le paysage. Donnez-moi une faille et je vous dirai sil y a eu un sisme pourrait bien rsumer limportance de ces structures en gologie.Question d'lve: Les sismes peuvent-ils tre sans danger ? Bien sr, cest mme le plus souvent le cas et cela pour deux raisons. La premire est lie directement leur importance (intensit). Les tudes montrent que les sismes violents sont exceptionnels. La deuxime raison, cest quils se localisent souvent en dehors des zones habites. Tu peux vrifier par toi mme ces deux explications en allant sur le site USGS. Et en observant la localisation des sismes sur le globe Question d'lve: pourquoi aprs un sisme il y en a d'autres, plus petits ? Il faut comprendre que les bords de la faille ne sont pas lisses. Bien au contraire, ils sont rugueux, les roches ne sont pas appliques correctement les autres contre les autres. Du coup il en rsulte des instabilits, des tensions qui sapaisent lors de petits mouvements dajustement de la faille. Chacun deux cr un sisme. Petite faille dans la rgion PACA. Noter le dcalage des couches repre de part et dautre de la cassure. Ce nest donc pas une simple fissure, mais bien une faille, rvle par lcart entre les couches. On en dduit aussi quelle est lie un ancien sisme (la faille tant ancienne...). Photo C. Monier.

RETENIR: les sismes sont des tremblements de terre localiss, brefs et parfois destructeurs. Ils peuvent modifier les paysages par les dgts occasionns, mais aussi par la prsence dun lment gologique majeur : une faille. Cette faille est reconnaissable, car elle dcale les terrains qui la bordent.

Schma dune faille. Notez la faille, qui dcale les blocs de roche, et le rejet. Le dcalage est soulign par lcart de la couche repre. Schma DS.

Lorigine des sismes la surface du globe.Des hypothses qui pourraient bien apporter des rponses.Comment expliquer les tremblements de la terre ? Dans la mythologie japonaise (ci-contre, Estampe du 17e sicle - aquablog), un poisson-chat (Namazu) gant porte sur son dos larchipel japonais, chacun de ses mouvements dclenchant des sismes (ici, la divinit Kashima pose un rocher sacr sur le poisson afin de limmobiliser et stopper ainsi les sismes.) De faon plus rationnelle, il semble que chacun dentre nous ait son ide expliquant lorigine des sismes. Il devient donc intressant de lire ces propositions dlves pour en savoir un peu plus sur ce que pensent les autres lves.

Hypothse 1: Lagitation des grandes villes dclenche-t-elle destremblements de Terre!? Les constructions dimmeubles, de ponts et grands btiments apportent leurs lots dagitation. En effet, nous pourrions penser que la concentration de matriaux, dactivits, de vhicules gnre suffisamment de contraintes, appuient sur le sol pour crer des failles et provoquer des tremblements. Pourtant si cela est vrai alors nous devrions constater que seules les villes subissent des sismes. Or on observe, la plupart du temps, que les sismes se produisent dans des endroits isols, loin de toutes constructions humaines. Nombreux sont ceux qui se produisent sous les ocans, pouvant parfois provoquer la formation de vagues gantes dvastatrices, les tsunamis. Ds lors, nous ne pouvons retenir les activits humaines comme responsables des sismes : cette hypothse est donc fausse.

Le sisme du 27 mars 1964, qui a touch lAlaska, a t lun des plus puissants jamais enregistr. Vous voyez ici, loin de toute ville, le paysage forestier boulevers par les mouvements du sol. Photo Wikimedia/NOAA.

Hypothse 2: La remonte de magma dclenche-t-elle des tremblements de Terre ?Les magmas logeant dans le globe (voir le chapitre Volcanisme pour en connatre leur origine) remonteraient la faveur de fissures et cassures parce quils sont plus lgers que les roches qui les contiennent. Lors de ce trajet, ils exerceraient des pressions sur les roches en appuyant sur ces dernires et finalement elles cderaient. Il en rsulterait failles et sismes visibles la surface du sol. Pourtant, si cela tait vrai, alors nous devrions constater que des missions de laves (et/ou les volcans) et les sismes devraient tre associs. Or on observe que si cest parfois bien le cas, ce nest pas une gnralit: les sismes se produisent aussi dans des endroits loigns de toutes activits volcaniques. Ds lors, nous ne pouvons retenir les remontes de magma comme uniques responsables des sismes: cette hypothse est donc incomplte.

Hypothse 3: Des forces dclenchent-t-elles des tremblements de Terre.Le Globe contient des roches (voir chapitre 3). Or, ces dernires appuient les unes contre les autres, certaines appuyant plus fortement. Par consquent, nous pourrions penser que cette organisation gnre des pressions, des forces qui seraient capables de dclencher des sismes et des cassures. Si cela est vrai alors nous devrions constater que des roches qui cassent, en raison de forces, dclenchent des sismes. Comment observer dans la nature de tels phnomnes ? Cest impossible. Dune part parce que parfois les sismes sont si violents que rester sur place serait bien trop dangereux et dautre part les forces sont invisibles. Pour tester cette hypothse, il faut utiliser un modle.Vue arienne dun paysage affect par la faille de Denali (Canada): Remarquer que lillustration ne montre aucune trace de sources de chaleurs pouvant trahir la prsence de magma proximit de la faille visible en noir, telles des fumerolles, geysers, laves...(source : USGS)

Un modle qui mime lorigine des sismes.Comment vrifier cette hypothse des forces gnrant des sismes puisquil semble impossible de la tester par lobservation sur le terrain ? Les scientifiques inventent et utilisent alors une sorte de maquette capable de reproduire les sismes si on exerce des forces : ils parlent de modle. Quel modle simple peuton utiliser pour savoir si des forces sont capables de gnrer des sismes ? Un bac sable reprsentant la Terre et des mains les forces du globe... Prenons le modle du bac sable (illustrations ci-contre - daprs le Wikispace Rock Trauma Center). On peut raliser une correspondance entre les lments du modle et ceux que lon voit dans la nature. Ainsi, le sable reprsente la roche du globe, les diffrentes couches font allusion aux strates de roches superposes. La paroi mobile actionne par un piston correspond aux forces qui seraient capables de dclencher les sismes. Ainsi, notre modle est fin prt fonctionner et notre raisonnement se formule ainsi : sil est vrai que des forces sont capables de dclencher des sismes et que notre modle est convenable alors je devrais observer les fameuses signatures des sismes : des failles. Le modle mimant des sismes. Le fonctionnement du modle repose sur laction de forces qui, via le piston, comprime ou carte les strates de sables. Les rsultats montrent clairement ,la prsence de nombreuses failles dcoupant et dcalant les couches de sables. Or nous savons que failles et sismes sont intimement lis, mme si ici on ne peut entendre les bruits ni voir des tremblements, parce trop faibles pour tre facilement observables. Le modle est critiquable. Il est vrai quen ralit les roches ne sont pas contenues dans une bote en bois, quelles sont dune rigidit que du sable aurait bien du mal galer. Que dire du piston qui les a comprimes ou tires ? Il nexiste pas, dans le globe, pareil mcanisme pour comprimer les roches. Pourtant, le modle montre bien la formation de grandes failles. Que conclure ? Le modle confirme en partie lorigine des sismes. Il semble raisonnable de dire quen ayant conscience des points forts et des faiblesses de notre modle (les critiques) il dmontre tout de mme que les sismes rsultent bel et bien de la fracture de roches, fractures dues lexistence de forces dans le globe. Gardons lesprit encore une fois que les mcanismes du modle ne peuvent tre vraiment ceux impliqus dans la ralit en raison des critiques cites prcdemment. Questions rapides: quest-ce quun modle ? Quelles sont diffrences entre un modle et une maquette ? Donne le principe du modle utilis pour mimer les sismes ? Quelles critiques peux-tu formuler sur ce modle ? Explique en quoi le modle propos montre lorigine des sismes. Lien!: un autre modle trs critiquable mimant les sismes.La boite sable qui reprsente le dclenchement des sismes. Les roches (sable) vont tre comprimes par des forces (flches vertes)

La compression des roches du modle fait apparaitre des dformations du sol et du sous-sol accompagnes de failles (lignes vertes). Cela correspond ce qui est observ dans la ralit.

Ltirement des roches du modle fait aussi apparaitre des dformations du sol et du sous-sol ainsi que des failles (lignes vertes).

Les sismes sont la consquence dune rupture des roches en profondeur par des forces.Le modle montre que les sismes rsultent de roches qui cassent brusquement. Mais comment peut-on dcrire concrtement ce mcanisme quand il se dclenche dans notre terre, en dehors dun laboratoire, et comment le dfinir avec plus 4 de prcision? Des forces responsables de la faille. Pour comprendre le dclenchement dun sisme, il faut, dune part, changer de taille et observer la roche une chelle bien plus petite que le millimtre et dautre part il faut admettre aussi que les roches du sous-sol sont en permanence soumises des forces (leur origine sera examine aux chapitres 3 et 4). On peut imaginer que les roches peuvent se tordre, se plisser. Mais imaginez que peu peu, soumises ces forces, de petites fissures naissent au coeur mme de la masse rocheuse dure, la fragilisant au fur mesure que le temps scoule. Soumises sans relche ces mmes contraintes, les fissures stalent et sagrandissent. On comprend ds lors que la roche ne pourra pas rsister ternellement et il arrive un moment ou leur nombre est si grand que le bloc rocheux cde et casse brutalement. Les blocs de roches sont dcals violemment, djets loppos le long dune grande cassure : cest la faille. La faille est lorigine du sisme.Liens logiquesCONSEQUENCES

EvnementsSisme FAILLE Dplacement des bords de faille. Rupture brutale!

Nous comprenons prsent pourquoi la faille est la signature du sisme. En effet, elle est le sisme, cest justement parce que la roche casse en formant une faille que le sisme nait. Il ne faut donc pas tomber dans l'cueil qui ferait de la faille une consquence du sisme, un vnement qui viendrait aprs le tremblement. En somme, ce nest pas parce que le sol tremble que les roches cassent. Cest bien parce les forces compriment ou cartent les roches quelles cdent en formant une faille. Tout se passe comme si le sisme tait la consquence de lapparition dune faille et elle est bien lorigine du sisme (schma ci contre: lien entre faille et sismes. Remarquez que le sisme ne dclenche paslapparition dune faille. Schma RR daprs DS)

Formation dune faille. On peut remarquer que le procd ressemble bien au modle prcdent. (inspir de Wikipdia)

Petites ssures FORCES

Faille et sisme sont lis par la gomtrie

Les sismologues nomment le foyer comme tant lendroit, sur la faille, o sest produite la rupture de la roche. Mais sil chappe loeil du gologue, parce quil se trouve justement en profondeur, il permet de dfinir lpicentre du sisme. Cest le lieu, la surface du sol, mais directement au dessus du foyer, sa verticale, o les dgts sont les plus importants. Ces deux mots permettent de dfinir avec bien plus de prcision un sisme : cherche lpicentre et tu localiseras la faille.CAUSE

Question d'lve: Pourquoi les informations annoncent quune zone est encore dangereuse alors quune faille sest dj forme ? Il semblerait logique quune fois la faille prsente, le sol ne devrait plus prsenter de danger sismique. Pourtant, il nen va pas ainsi: les forces du sous-sol continuent leurs actions de part et dautre de la faille. Par consquent, on peut observer nouveau un dplacement brutal des blocs rocheux, et cest un autre sisme qui se dclenche nouveau. Les gologues parlent de ractivation de faille. Donc plus un sol est faill et plus le risque sismique semble lev.

RETENIR: Les roches du sous-sol sont soumises en permanence des forces. Ces roches rsistent un temps, mais si les forces dpassent la rsistance des roches, on observe leur rupture brutale: cest la faille. Une faille existante peut encore bouger et dclencher de nouveaux sismes.

Schma montrant le lien entre foyer et picentre. Remarquez que les dgts les plus importants ne sont pas sur la faille, mais la verticale du foyer. Schma DS.

Les tremblements de la terre se propagent au-del de la faille." Ltude des sismes montre que la terre tremble bien au-del de la zone faille. Or, si on comprend bien pourquoi les dgts sont localiss au niveau de la faille, puisque des blocs de roches sont dcals et que toute construction sen trouve dstabilise, comment comprendre que des destructions importantes puissent tre observes loin de la faille ? La rpartition des dgts dun sisme renseigne sur le pourquoi des destructions loignes de la faille. " Ltude des sismes peut revtir parfois lallure dune enqute policire. Chercher lpicentre dun sisme ne peut pas se faire partir du foyer puisquil est en sous-sol, donc cach. Ainsi, nous devons raliser une enqute partir de tmoignages. Nous les confrontons un document appel chelle de lintensit des sismes. Elle mesure la force des secousses en fonction des dgts observs: plus ils sont importants et plus lintensit est forte. Nous sommes alors capables, partir de ces tmoignages, de construire une carte montrant les zones qui ont t abmes de la mme faon par le sisme. Or cette rpartition est tonnante: les zones de mme intensit stalent en cercles grossiers autour de lpicentre (voir carte ci-contre), un peu comme le feraient les vaguelettes qui sloignent dun caillou tomb dans leau. Bien que la comparaison sarrte l, parce que la Terre est solide, nous pouvons tout de mme avancer qu linstar des vaguelettes qui soulignent la prsence de vibrations, les zones de mmes intensits sismiques signalent le passage dune vibration dans le sol. Les physiciens parlent dondes de sismes, o ondes sismiques. Comment expliquer leur apparition ? Une onde est une vibration qui provoque le tremblement de la terre " La rupture de la roche provoque une secousse qui se propage dans la roche sous la forme dondes. (schma g.: tapes logiquesmenant aux sismes. Notez le dplacement dans les 3 directions des ondes sismiques dans le bloc rocheux - schma DS). La difcult dimaginer ces

Carte montrant la rpartition de lintensit du sisme du 12/01/2010 dans la rgion de Port-au-Prince. Remarquez la forme concentrique que prennent les zones de mme intensit. Les zones les moins touches sont les plus loignes de lpicentre, not par une toile. (lintensit est plus forte du rouge vers le jaune). Carte USAID.

ondes vient de lune de leurs proprits: elles ne se voient pas quand elles se propagent dans lpaisseur dun matriau dur, comme de la roche, linverse des liquides qui forment des vagues concentriques. Ce nest pas parce quon ne les voit pas quelles nexistent pas: disposez des morceaux de sucre sur une table massive et bien cale sur ses pieds. Frappez fort du poing sur la table et les carrs de sucre tombent. Lintuition aidant vous comprenez que quelque chose se dplace, du poing vers les sucres, dans la table: cest justement une onde. Dautre part, londe se dplace dans toutes les directions: vers le haut, le bas et les cts partir de la zone qui casse, cest dire du foyer du sisme. Cette proprit de londe explique pourquoi les effets des tremblements de terre sont ressentis sur de larges surfaces terrestres. Pour nir, lintensit de londe diminue avec sa distance de dplacement: plus elle sloigne de sa source et moins elle est forte. Cest pourquoi les dommages des sismes sattnuent quand on sloigne de lpicentre. Questions rapides :Comment localise-t-on un picentre dun sisme ? Comment expliquer que les dgts soient disposs en cercle autour de lpicentre dun sisme ? Comment dfinir simplement une onde! ? Quelle astuce raliser pour en voir une ? Donne la suite logique des vnements qui aboutissent un tremblement du sol.

Le sisme du 26/12/2004, sur les ctes de Thalande, a provoqu la formation de vagues gantes qui se dplacent comme les ondes sismiques, mais beaucoup moins vite. Leur parcours est ici reconstitu. Notez le dplacement de londe au cours du temps (40 min sparent ces deux vues) et sa propagation dans toutes les directions. Illustration daprs ENS.

Propagation des ondes sismiques au cours dun sisme en Chine.

Les ondes sismiques peuvent tre enregistres laide dun sismographe." Les hommes, en qute de connaissance sur le monde, nont cess de vouloir sonder les secousses de la Terre, leur objectif tant de mesurer avec prcision la fois les ondes si faibles quelles chappent aux sens des humains, mais aussi celles qui bouleversent les paysages grande chelle. Le souci technologique principal tait de conserver une trace dle de lintensit du sisme alors que tout lenvironnement bougeait suite aux passages successifs des ondes sismiques. Le passage des sismographes mcaniques aux dispositifs lectroniques autorisa des mesures encore plus prcises. " En lan 132, le scientique Chinois Zhang Heng inventa un appareil dtectant la direction des mouvements du sol par la chute dune bille percute par un pendule contenu dans une vasque en bronze de prs de deux mtres de diamtre (voir photo). Cet appareil, un sismoscope, indiquait la prsence et la direction dune secousse, mais ne pouvait la mesurer, parce que la bille tombait de la mme manire quelque soit lintensit du sisme. " Depuis, physiciens et ingnieurs ont oeuvr pour traduire plus dlement les soubresauts de la terre et connatre plus dlement lintensit de la secousse. Le principe est toujours le mme: les mouvements du sol, sur lequel repose lappareil, sont transforms en un trac crit grce un stylo enregistreur qui tend rester immobile grce une grosse masse qui amortit ses mouvements. " Ces appareils, qui enregistrent les ondes sismiques, sont nomms sismographes, et leurs tracs des sismogrammes (voir schma). Leurs dimensions et masses trs imposantes au dpart sexpliquent par la volont de ne mesurer que les mouvements du sol, la masse de lobjet attnuant les vibrations parasites de lappareil aprs le passage des ondes. Ils pouvaient peser prs de 19 tonnes. Les vritables progrs viennent au cours du XXe sicle, lorsquon introduit, dans le mcanisme de lappareil, des dispositifs lectrique puis lectronique. Actuellement, ces appareils, de plus en plus petits et prcis, transforment les mouvements du sol en phnomnes lectriques que lon visualise sur un cran.

Copie moderne du sismoscope de Zhan Heng. Photo Wikimedia/ Shizhao

Schma dun sismogramme. Notez la correspondance entre lamplitude des ondes sismiques et lintensit du sisme. Ici, on voit bien quun sisme est une succession dondes, car il y a une srie de pics. (source Wikipdia).

" Le sismogramme (ci-dessus) apporte des informations prcieuses sur un sisme. Non seulement on en mesure la dure, mais on peut connatre aussi son intensit: plus le trac afche une dviation importante (amplitude) plus londe est puissante, et donc plus le sisme est violent, et rciproquement.

volution au cours des ges dun lobjet technologique : le sismographe. Notez que le sismographe transforme toujours le mouvement du sol en un autre signal : la chute dune bille, le mouvement dun stylo (ci-dessus, gauche, modle de 1914) et actuellement en une variation dun courant lectrique actuel. Le sismographe de droite a t dpos sur Mars an dtudier lintrieur de cette plante, et a une masse d peine 1 Kg. Photos Wikimedia et CNES.

Liens: fabriquer son propre sismographe. Observer le fonctionnement dun sismographe virtuel

Liens entre les ondes sismiques et lintensit dun sisme. Les ondes sismiques se propagent partir du foyer, situ sur la faille. Les sismogrammes ci-dessus montrent larrive des ondes en A, puis, un peu plus tard, en B (leur intensit diminu) puis en C, plus tard encore, avec une intensit plus faible. Schma RR daprs DS/ Wikimedia/ Lorangeo.

Les modles en sciences " En sciences, un modle est une description simplie d'un phnomne. Ce modle peut tre thorique (sous forme de calculs) ou pratique (utilisant des machines, simples ou complexes), ou mme parfois mlanger un peu les deux. Une particularit d'un modle est que l'on peut agir dessus, raliser des expriences avec lui pour en tester la validit (dcrit-il bien ce que l'on observe ? Permet-il de faire des prvisions ?) et les limites (pour jouer au foot, on peut considrer que la Terre est plate, mais pour tracer des cartes de gographie, on doit bien changer de modle et prendre en compte sa forme sphrique...). Exemple: Le Pr Cooke-Andresen ralise un modle de la faille de San Andreas: voyez comment, avec son tudiante, elle reproduit la gomtrie de la faille (avec une planche de mme forme), modlise les roches par de largile, et acclre leur dplacement, an de prvoir les rgions qui, fortement dformes, sont celles o de nouvelles failles, et donc des sismes, peuvent se former.

RETENIR: Les roches du sous-sol sont soumises en permanence des forces. Les roches rsistent, mais si les forces dpassent leur rsistance, elles cassent, et une faille se forme et la roche se dplace, ou bien la roche se dplace sur une ancienne faille. Cette cassure et ce dplacement, partant dun foyer, crent des ondes sismiques qui se propagent dans toutes les directions et font trembler la surface lorsquelles latteignent (le point de la surface le plus proche du foyer est lpicentre). Ces ondes sont enregistres par des sismographes.

Question d'lve: Peut-on prendre notre voiture pour fuir les ondes des sismes ? vrai dire non ! Ce nest pas possible. La vitesse des ondes sismiques dpend entre autre de la composition du matriau dans lequel elles se propagent. Ainsi, dans lair elles circulent 1200 km.h-1, dans leau de mer elles atteignent 5400 km.h-1 et dans un solide, comme une roche (granite), elles fusent 18 000 km.h-1. Ainsi, plus le matriel est compact et plus les ondes vont vite. Mais dans tous les cas les vitesses de leur dplacement sont trop importantes pour que lon puisse les fuir.

Liens: Le tremblement de Terre de San Francisco en 1989: images et tmoignages Illustration du mouvement dune faille. 11 Mars 2011: un des plus puissants sismes jamais observs provoque la formation dun tsunami qui dferle sur la cotre est du Japon. Chronologie (en franais canadien)

QUESTIONS DE COURS

1/que se passe-t-il lors dun sisme ? 2/quel est le point commun, observable quand il affleure, entre tous les sismes ? 3/quest-quune faille ? Schmatise-la. 4/dfinis ce quest lpicentre et le foyer dun sisme. Localise-les sur un schma que tu raliseras. 5/Quest-ce quune onde ? 6/ quel est le nom de lappareil qui mesure les ondes sismiques ?

EXERCICES

COLLES

1 - Une nouvelle hypothse sur lorigine des sismes (4 pts) Une classe de quatrime cherche lorigine des sismes la surface de la Terre. Ils travaillent donc sur des ides qui expliqueraient sur dclenchement : des hypothses. Voici ci-contre la rponse dun lve de la classe. 11- proposez deux critiques positives ou ngatives sur lhypothse de cet lve . 12 - proposez une explication sur lorigine relle des sismes.

1/Lors dun sisme, les tmoins signalent que les tremblements sont ressentis au nord, au sud, louest et lest. Comment lexpliquer ? 2/Un lve discute des consquences des sismes. Dans la conversation vous relevez la phrase suivante ....et a tremblement tellement fort que la terre se casse en deux.....si si et mme que le prof nous a dit que ctait une faille. Quelle critique pouvez-vous formuler concernant cette ide. 3/ Ralisez un tableau double entre qui prenne en compte les effets des sismes intenses dans les villes et en dehors. Vous tiendrez compte de lorigine des sismes et des consquences qui lui sont associes.

Questionnaire Choix multiples Coche les bonnes rponses en te justifiant oralement. les sismes sont des tremblements de terre qui sexpliquent par une remonte de magma vers la surface. une faille est une grande cassure qui dcale des blocs de roches. Les failles ont pour origine le tremblement occasionn par le sisme. Une faille comme une fissure dclenche des sismes. Le foyer dun sisme est en surface en plein milieu de la faille qui affleure Lpicentre est sur la faille en profondeur. Le foyer est la zone de roche, sur la faille, qui casse en dernier. La faille est une consquence du sisme. La faille est lorigine des ondes sismiques. Les ondes sismiques sont lorigine des tremblements de la terre. Les sismes sont dus des forces dans le globe qui cassent les roches. Les forces du globe sont lorigine des failles. une maquette permet de comprendre le fonctionnement des sismes. un sismographe permet de mesurer lintensit des sismes.

2 - tude dune modification du paysage aprs un sisme ancien. (6 pts) Voici ci-contre un affleurement qui montre une paroi rocheuse dans une rgion touche par un sisme. (Photo MC Rygel/ Wikimedia) 21Relevez dans lillustration ci-dessus lindice qui permet dexpliquer lorigine du sisme ? 22 - Ralisez un schma qui explique comment ce genre dindice a pu se former.

3 - tude dune faille (5 pts)

41 - Indiquez quel est l'intrt de passer par un modle pour comprendre le fonctionnement des sismes. 42- ralisez un tableau qui montre ce que mime la rgle, le couple vis/percuteur. 43 - quand le modle fonctionne, on observe que la rgle casse et le bruit de cette rupture. Proposez 2 critiques en faveur de ce modle et 2 ngatives. 5 - tude dun sisme en France

Lillustration ci-dessus prsente une faille (Photo Wikimedia/mikenorton). Schmatisez, titrez et lgendez la photo ci-dessus. 4 - tude dun modle qui explique les sismes (10 pts) Les lves dune classe cherchent comprendre comment se dclenche un sisme. Ils formulent, dun commun accord, lhypothse que des forces dans le globe sont capables de dclencher des sismes. Pour savoir si un tel phnomne est possible, ils ralisent avec leur professeur le modle ci-dessous (photo daprs acadmie de Dijon / animation flash). Il y a un peu plus de 100 ans, en 1909, la rgion des Bouches-du-Rhne ft secoue par un sisme de forte intensit. On dplora 46 morts, 250 blesss et des milliers de btiments endommags ou dtruits. Le document ci-dessous vous montre les zones qui ont t secoues avec la mme intensit sismique. (source site ENS)

51- Indiquez, en relevant les informations dans la carte, lintensit du sisme ressentie dans les villes suivantes : Manosque, Istres, Lambesc, Aix-en-Provence, Salon. Rpondre sous la forme dun tableau que vous construirez. 52 - En dduire, en vous justifiant, la localisation de lpicentre de ce sisme. Des centres dtudes de gologie ralisent des travaux complmentaires et construisent cette carte de la rgion:

CORRECTIONSQuestions de cours : 1- L'tude du sisme de Hati, mais aussi celui de Kob, montre les vnements suivants : - un bruit plus ou moins important - des secousses du sol - des modications qui peuvent tre importantes du paysage telles que des ssures dans le sol et les btiments, mais aussi parfois la prsence d'une grande cassure nomme faille - des dgts de btiments et des victimes humaines si le sisme se produit dans une ville. 2 - Cache dans le sous-sol lors du sisme Hati, et afeurante dans l'exemple du tremblement de terre de Kob: c'est la faille. 3 - Une faille est une cassure des roches du sous-sol qui a la particularit de dcaler les blocs de roche. Ses dimensions importantes, ainsi que ce dcalage, la distingue de la ssure. Schma d'une faille: voir page 11. 4 - La zone de rupture de la roche situe sur la faille en profondeur du sol est appele foyer du sisme. Directement au-dessus du foyer, sa verticale et la surface du sol, les dgts sont trs importants : c'est l'picentre du sisme. Schma montrant l'picentre et le foyer du sisme. 5 - Une onde peut tre dnie simplement par un mouvement qui se dplace dans un milieu donn. 6 - Les ondes sismiques peuvent tre enregistres et visualises grce un appareil appel sismographe.

Image satellite de la rgion de Lambesc. Une faille est surligne en jaune. Schma DS daprs Google Earth.

Colles :1- Les tmoins situs tout autour du foyer ont ressenti des vibrations lies au sisme. Tout cela est possible parce que des ondes sismiques naissent du foyer et se propagent dans le sol dans toutes les directions de l'espace. Ce sont elles qui sont responsables des vibrations. 2 - L'lve qui pronona cette phrase n'a pas bien compris l'origine d'un sisme ainsi que ses consquences. En effet les tremblements du sol ne sont pas responsables de la cration d'une faille. C'est l'inverse qui se produit: la faille engendre les tremblements.

53 - Indiquez le lien existant entre le sisme et la faille signale sur la carte 54 - Proposez, en vous justifiant, une explication qui permet de comprendre pourquoi la ville dIstres ait pu ressentir des secousses alors quelle se trouve loin de lpicentre. Raliser un schma est obligatoire. 55 - Les ondes sont invisibles. Imaginez donc une petite manipulation qui permet de les voir.

3 - Tableau montrant l'origine et les effets des sismes intenses dans deux environnements diffrents:Environnement Origine du sisme consquences Destruction des btiments, effondrement, ruptures des canalisations deau et de gaz, dgts causs aux voies de communication, nombreuses victimes. Paysage trs fortement modi. Chute de branches, arbres fragiles dracins, boulements ventuels. Pas ou peu de grandes modications du paysage.

crans. Plus elles sont accentues et plus le sisme a une intensit importante en un lieu donn. La hauteur de l'onde est appele amplitude. EXERCICES : 1 - Une nouvelle hypothse sur lorigine des sismes (4 pts) 11 - L'lve pense que les sismes sont dclenchs par la foudre qui tombe sur les roches. Si tel tait le cas, on devrait observer des sismes lors des orages avec clairs puisque ces derniers seraient responsables des tremblements. Or, nous avons tous observ des orages et nous avons pu constater qu'il n'y avait pas de tremblements lorsque les clairs apparaissaient. Rciproquement, si l'hypothse est vraie nous devrions observer sur les lms de sisme ou des photos de sisme la prsence d'orage avec clairs. Or, ce n'est pas le cas, les sismes sont indpendants de la mto. L'hypothse de cet lve ne peut tre retenue comme valable : les sismes n'ont pas pour origine les clairs. 12 -Nous avons vu que des forces sont capables de casser des roches et d'engendrer des failles. Ceci possible lorsque ces forces sont suprieures la rsistance des roches. L'apparition de cette faille induit la cration d'ondes sismiques qui se dplacent dans toutes les directions d'espace. Une onde est un mouvement qui se dplace. Elle est responsable du tremblement de terre. 2 - tude dune modification du paysage aprs un sisme ancien. (6 pts) 21- Sur cette photo, nous pouvons clairement apercevoir un dcalage dans les couches repres du anc de la montagne selon une ligne directrice oblique (voir schma cidessous). Cette ligne souligne la faille dans la roche. Or nous savons que la prsence des failles est lie celle des sismes. 22 - Les failles rsultent de la cassure des roches du sol par des forces trs importantes et bien suprieures la rsistance des roches. Ainsi, le schma (titre: formation dune faille) doit permettre de visualiser ces fameuses forces. Dans lexemple ci contre, les forces agissant sur la roche sont reprsentes par des ches bleues.

urbain

Faille

rural

Faille

Questionnaires choix multiples : Afrmations fausses: 1, 3, 4, 5, 6, 8 2 - Exact ! Les failles desquels les blocs de terrain parce que ce sont d'importantes cassures des roches du sol. 7 - C'est vrai ! Il s'agit d'un point inaccessible parce qu'en profondeur qui reprsente le lieu o la roche a cd aux forces. 9 - Lorsque la roche casse, la faille apparat. Cette cassure engendre les ondes sismiques qui se propagent dans toutes les directions de l'espace partir du foyer du sisme. 10 - Par dnition, une onde est un mouvement qui se dplace dans le sol. Lors d'un sisme il n'y a pas qu'un mouvement, mais plusieurs. Ce sont ces trains de mouvement que l'on ressent lors du sisme: ce sont les vibrations de la terre qui sont ressenties lors du sisme. 11 - Le modle utilis dans le cours dmontre que des forces sont capables d'engendrer des cassures de roche sous forme de failles lorsquelles sont bien plus importantes que la rsistance de la roche. Il est donc vrai que les forces du globe sont l'origine des sismes. 12 - Une maquette ne peut en aucun cas faire comprendre l'origine des sismes parce que, par dnition, une maquette ne reprsente que l'aspect gnralement externe de l'objet sans s'intresser aux mcanismes. Les scientiques utilisent donc des modles simples pour comprendre comment se droule un phnomne. 13 - Le sismographe est effectivement un appareil qui permet de recueillir, visualiser et mesurer les ondes sismiques. Les ondes sont reprsentes par des ondulations sur les

3 - tude dune faille (5 pts) Dcalage de roches de part et dautre dune faille. Sur ce schma, on a reprsent, de part et dautre de la faille, en forme de Y invers, le dcalage des couches de roches. La ne strate blanche, A, est ainsi dcale, tout comme la couche B, qui la surplombe, et contient de grandes pierres plates. Les ches rouges indiquent, daprs la position de ces strates, quel a t le sens de dplacement des roches de part et dautre de cette faille dans le pass. Schma RR. 4- tude d'un modle qui explique les sismes. 41- Il est impossible de se rendre sur un sisme pour en tudier le fonctionnement parce que l'on ne peut pas prvoir le jour de son dclenchement, et il s'agit d'un phnomne naturel trs dangereux. Ainsi, les scientiques utilisent des modles pour comprendre leur fonctionnement. Les modles permettent de matriser tous les aspects du phnomne tudi. Ds lors, le scientique peut dcider de faire varier qu'un seul aspect: la rsistance de la rgle en plastique, la puissance du percuteur, la vitesse de percussions... 42 - Tableau montrant ce que miment les lments du modle:Elments du modle Dans la ralit

" En revanche, nous pouvons proposer deux critiques au modle prsent. " La premire concerne le percuteur. En ralit il n'en existe pas de tel dans les roches du sol. Le percuteur mime des forces qui sont invisibles dans la ralit, mais qui existent bel et bien. Toutefois, ces forces ne se concentrent pas en un point, comme dans le cas du percuteur, mais sur une rgion plus vaste. " L'autre point ngatif est le matriel utilis. Dans la ralit les roches ne sont pas en plastique, et donc peuvent ragir et se comporter diffremment. 5 - tude dun sisme en France 51- Intensit du sisme ressentie dans les villes : Ville Intensit Manosque VI Istres VII Lambesc X Aix-en-Provence VIII Salon IX

52 - Localisation de lpicentre de ce sisme. Comme cest lpicentre du sisme que lintensit dus sisme est la plus grande, lpicentre se situe dans la zone rouge de la carte. Pour tre plus prcis, on doit se souvenir que les ondes sismiques semblent tre, en surface, centres sur lpicentre, projection en surface du foyer. On peut placer grossirement ce point central au milieu dun segment de droite joignant Lambesc et Beaulieu. 53 - La faille signale sur la carte ne se trouve qu quelques km au sud-est de lpicentre du sisme (donc, en profondeur, de son foyer). ON peut donc supposer que ce sont les forces sexerants sur cette faille qui sont lorigine de ce sisme. Peut tre cette faille telle glisse au cours de celui ci. 54 - La ville dIstres a pu ressentir des secousses alors quelle se trouve loin de lpicentre car les ondes sismiques se propagent dans toutes les directions aprtir du foyer. Elles voyagent dans les roches et ont donc pu atteindre Istres quelques instants aprs Lambesc. Toutefois, ayant parcouru un plus long chemin, elles y ont t moins intenses. Schma: similaire celui de la page 17, avec en A, Lambesc, et Istres au point C. 55 - Pour rendre une onde visible, il suffit de percuter doucement la surface dune petite tendue deau calme: il se forme des ondes qui s'loignent progressivement du point dimpact. En dformant la surface de leau en cercles concentriques, ces ondes deviennent en parti visibles.

rgle roches

vis et percuteur forces exerces sur la roche

43 - Ce modle est intressant parce qu'il montre convenablement l'origine des sismes. En effet, si la force, mime par l'avance du percuteur, est suprieure la rsistance de la rgle, alors elle casse (ce qui mime le sisme). " Le deuxime point positif de ce modle est le bruit que l'on peut entendre lors de la rupture de la rgle. Un bruit analogue accompagne le tremblement de terre. Ce son est li la rupture des roches.

GlossairePalais national dHati, fortement endommag par le sisme du 12/01/2010. Photo Wikimedia/ UNDP.

Les dfinitions des termes techniques connatre (en gras), mais aussi des mots dun emploi peu commun en quatrime, et utiliss dans ce chapitre. Nest donn ici que le sens dans lequel ils sont employs dans le manuel.

Arodrome: cest un terrain qui permet le dcollage et atterrissage des avions. Affleurer : se dit de quelque chose qui arrive la surface du sol et que lon peut voir. Ambassade: cest un btiment officiel qui hberge des personnes qui reprsentent un pays la place du prsident. Amplitude: cest lcart entre deux points les plus spars. Cause: cest une relation logique qui accorde un vnement son origine, son dclenchement. Centres dtudes gologiques: btiment qui regroupe des personnes qui tudient le fonctionnement de la terre CNRS: Centre National de la Recherche Scientifique Consquence: cest une relation logique qui positionne un vnement comme tant le rsultat dun autre vnement Contrainte: force applique de faon continue sur une certaine surface ou dans un certain volume de roche. Critique: cest une ide, positive ou ngative, sur une autre ide. Dmarche scientifique: cest une suite logique dtapes de recherche qui amne une conclusion sur un fait que lon observe dans le monde. Divinit : se dit dune personne qui a le statut dun Dieu. picentre!: lieu qui a subi les plus gros dommages lors dun sisme. rosion! : mcanisme impliquant leau, le vent, la glace et qui enlve les grains des roches, qui les use. Estampe: image ralise sur du papier partir dune gravure sur bois. Exclusivement: uniquement par ce moyen Faille: cest une cassure de grande tendue qui dcale les roches en deux blocs aprs laction de forces dans la terre. Fissure: cassure de petite taille et qui ne dcale pas les roches, une petite fente.

Force: cest ce qui permet de modifier un objet, de le faire bouger ou de modifier son mouvement. Foyer: point qui reprsente lendroit, sur la faille, qui a cass en premier sous laction des forces de la terre. Fumerolle: petit trou dans un sol proche dun volcan do sortent des gaz et des fumes. Gologie : cest une matire scientifique qui tudie le globe terrestre. Geyser: trou dans un sol proche dun volcan do sortent, de temps en temps, de leau chaude et de la vapeur. Hypothse : se dit dune ide suppose vraie jusqu ce que lon dmontre quelle est fausse par une dmarche scientifique. Intensit: se dit de la violence dun phnomne. Pour les sismes elle dpend du lieu o lon se trouve. Lame: vague. Maquette!: objet en miniature qui reprsente fidlement un objet Marqueur: trace observable dun phnomne. Mimer: imiter. Modle: en sciences, se dit dun objet qui tente de reproduire un phnomne en vue de lexpliquer et de pouvoir le prvoir. Mythe: histoire lgendaire. Ondes: une vibration qui se dplace dans les solides, les liquides ou les gaz. Origine: cest le point de dpart dun vnement. Piston: dispositif mcanique qui transmet une pression. Pression: force applique sur une surface dun objet.

Rationellement: en utilisant sa raison, son intelligence. Rgion PACA: rgion de Provence Alpe Cte dAzur. Rejet: cest la marche ralise par le dcalage de deux blocs de roches faills. Rseau: ensemble dont les lments sont lis entre eux. Rural: qui se rapporte la campagne. Schmatiser: raliser une reprsentation simple de ce que lon voit en ciblant le fonctionnement. Sismes : tremblement de terre ayant pour origine une faille. Sismogramme: trac ralis par un sismographe. Sismographe: appareil qui mesure lintensit des ondes dun sisme. Systmatiquement: de manire constante et rgulire, en envisageant toutes les possibilits. Strates!: couches de roches superposes. Virtuel: que lon ne peut pas toucher.

Autour des sismes...La destruction de Lisbonne par un sisme le 1/11/1755 inspira de nombreux artistes. Dtail dune gravure dpoque.

Ides de voyageSi lenvie vous prend de faire lexprience involontaire dun sisme (la plupart sont de faible intensit), voici deux rgions du monde, culturellement passionnantes, o ces derniers sont trs frquents: La Californie (cte ouest des USA) Le Japon

Un tmoignage.De 1831 1836, le jeune Charles Darwin, qui deviendra un des plus grands biologiste de tous les temps, accomplit un tour du monde bord du navire le Beagle. En Amrique du Sud, il fait pour la premire fois lexprience dun sisme: 20 fvrier. Jour mmorable dans les annales de Valdivia, car on a ressenti aujourdhui le plus violent tremblement de terre qui de mmoire dhomme se soit produit ici. Je me trouvais sur la cte, et je mtais couch lombre dans le bois pour me reposer un peu. Le tremblement de terre commena soudainement et dura deux minutes. Mais le temps nous parut beaucoup plus long, mon compagnon et moi. Le tremblement du sol tait trs-sensible. Les ondulations nous parurent venir de lest ; dautres personnes soutinrent quelles venaient du sud-ouest ; ceci prouve combien il est parfois difcile de dterminer la direction des vibrations. On nprouvait aucune difcult se tenir debout ; mais le mouvement me donna presque le mal de mer : il ressemblait en effet beaucoup au mouvement dun vaisseau au milieu de lames fort courtes, ou, mieux encore, on aurait dit patiner sur de la glace trop faible qui ploie sous le poids du corps. Un tremblement de terre bouleverse en un instant les ides les plus arrtes ; la terre, lemblme mme de la solidit, a trembl sous nos pieds comme une crote fort mince place sur un uide ; un espace dune seconde a suf pour veiller dans lesprit un trange sentiment dinscurit que des heures de rexion nauraient pu produire. Le vent, au moment du choc, agitait les arbres de la fort ; aussi je ne s que sentir la terre trembler sous mes pieds sans observer aucun autre effet. Le capitaine Fitz-Roy et quelques ofciers se trouvaient alors dans la ville ; l leffet fut beaucoup plus frappant, car, bien que les maisons construites en bois naient pas t renverses, elles nen furent pas moins violemment branles. Tous les habitants, saisis dune folle terreur, se prcipitrent dans les rues. Ce sont ces spectacles qui crent chez tous ceux qui ont vu aussi bien que ressenti leurs effets cette indicible horreur des tremblements de terre. Dans la fort, le phnomne est fort intressant, mais il ne cause aucune terreur. Charles Darwin Voyage dun naturaliste autour du monde - 1845.

Ides de lectureSans surprise, les auteurs japonais sont lhonneur: Aprs le tremblement de terre, d Haruki Murakami Le Grand Tremblement de terre du Kant, dAkira Yoshimura et Sophie Re.

Ides de lms" La plupart des lms mettant en scne un tremblement de terre sont assez peu convaincants pour les spcialistes, voire franchement fantaisistes! Les producteurs ne se fatiguent pas trouver des titres originaux. Citons: Tremblement de Terre, de M. Robson, 1974 Sisme, de L. Elikann, 1990 Tremblement de Terre, de T. Takacs, 2004 Aftershock, un mme titre pour deux oeuvres: un lm chinois de F. Xiaogang, 2010; et un tllm sous-titr tremblement de Terre New York, produit en 1999 par USA network.

Le volcanisme,arrive en surface du magma.Le volcan Etna en ruption Comment nait et se dveloppe un volcan, quelles sont ses caractristiques, et dou vient la matire quil rejette de faon spectaculaire ?

Hommes et volcans, une longue histoire...Les ruptions volcaniques constituent des phnomnes extraordinaires, la fois par leur beaut et par leur dangerosit. Longtemps, les volcans ont t associs des cultes divers, en tant que montagnes sacres. Toutefois, ds lantiquit, les premiers scientiques se sont interrogs sur leur origine relle et leur fonctionnement, plusieurs payrent de leur vie leur passion de la recherche. Il faudra pourtant attendre le 18me sicle pour quun volcan, le Vsuve, qui en lan 79 avait t lorigine de la premire ruption dcrite en dtail, soit tudi de faon approfondie, donnant naissance la science des volcans. Aprs bien des aventures, lorigine des volcans allait tre prcise, et leurs ruptions tudies en dtail.!

Nous allons voir, dans les pages suivantes, les principales dcouvertes issues de ces recherches.

SOMMAIREtude dune ruption: naissance du volcan Paricutin, 20 fvrier 1943 1 Un volcan se construit tude dune ruption: Le mont Vsuve, automne de lan 79 tude dune ruption: le de Lanzarote, 1730 1736 2 Les ruptions diffrent selon les magmas Lorigine du magma, une interrogation millnaire. 3 Lorigine des magmas Exercices Glossaire

Le peintre Katsushika Hokusai a ralis en 1830 trente six vues du Mont Fuji, volcan sacr du Japon. Il est ici reprsent depuis la maison de th de Koishikawa, le matin, aprs une chute de neige...

tude dune ruption : naissance du volcan Paricutin, 20 fvrier 1943Nous sommes en 1942, au Mexique, 300 km de la capitale, prs du village de San Juan. Un beau jour du mois d'aot, Dionisio Pulido, un paysan lpaisse moustache, dcouvre que le sol de son champ de mas sest effondr, formant un trou de 5m de diamtre et 1m50 de profondeur. Bien quennuy, Dionisio continue son travail sans sinquiter davantage. Cinq mois plus tard, la rgion subit plusieurs sismes, et des grondements se font entendre dans le sol. Dans laprs-midi du samedi 20 fvrier 1943, Dionisio, travaillant son champ, entend soudain de forts bruits dans le sol. Une ssure de 30m souvre brusquement prs du trou prcdemment form: il en sort une grande quantit de poudre chaude, de la cendre volcanique, qui saccumule pendant que de sourdes explosions retentissent dans les profondeurs. " En un jour, un cne de 30 m se forme, dominant le champ. Le lendemain, une coule de lave part de ce cne et s'arrte rapidement. En 3 jours, le cne atteint 60 m de hauteur, puis, aprs une semaine dactivit continue, 120 m. Il sen chappe des jets de gaz, de la vapeur deau, et une quantit considrable de cendres, lgres particules minrales qui retombent sur le volcan et aux alentours: elles vont recouvrir, jour aprs jour, plus de 25 km2 dun sombre manteau minral. De gros morceaux de lave solidie, les bombes volcaniques, sont aussi expulss par le cratre du volcan et fendent lair en sifant (d'o leur nom) avant de scraser avec fracas sur ses pentes. (photo ci-contre: le Paricutin en ruption en 1943, Le volcan a la forme dun cne noir. Il sen dgage des cendres sombres et des gaz qui apparaissent plus clairs.- USGS) " Apprenant lvnement, le peintre Jos Gerardo Francisco Murillo, dit Dr Atl, quitte Mexico pour sinstaller au pied du volcan: bravant le danger, travaillant la limite des coules de lave et des retombes de bombes, il va pendant 7 ans dcrire dans ses toiles les changements qui affectent le volcan. Il en publiera un album en 1950. " En un mois, le volcan, nomm Paricutin daprs le nom dun village voisin, atteint 150 m daltitude, et continue de slever au fur et mesure que les cendres saccumulent: aprs un an, il mesure 336 m. " Le vendredi 7 juillet 1944, une paisse coule de lave spanche du volcan et se dirige lentement vers le village de San Juan Parangaricutiro, quelle envahit et recouvre, seul le clocher de lglise dpassant encore de la coule solidie. Le Paricutin va rester en ruption pendant 9 ans, jusquau 4 mars 1952.

1. Le paricutin de nuit, 1943La haute temprature des produits rejets par le volcan apparat nettement, car les cendres et les gaz sont incandescents. Notez que la cendre rejete saccumule sur les pentes du volcan, les recouvrant dun magnifique manteau lumineux. Photo USGS

2. Le cocher de lgliseSeul le clocher de lglise dpasse encore de la coule de lave solidifie. Notez laspect rugueux et la couleur sombre de la roche forme lorsque la coule de lave du 7 juillet 1944 sest refroidie, devenant solide. photo Wikipdia.

Questions rapides :O est situ le volcan ? Quels sont les matriaux qui en sortent ? De quoi est fait le cne du volcan ? Combien de temps dur lruption ? Sest-elle droule tout le temps de la mme faon ? Quels signes ont prcd la formation du volcan ?

Film dpoque (anglais), bruit impressionnant - Ascension actuelle du Volcan (en musique locale) - Tmoignage dans les ruines de lglise (en espagnol)

Un volcan se construitEmpilement de couches de cendres volcaniques dans les terrains de Tnriffe, non loin du volcan du pic de Teide- photo RR.

Les ruptions volcaniques sont des missions de lave et de gaz.! Ds lantiquit, les premiers scientiques ont rapidement identi les volcans, qui ont le plus souvent la forme de cnes surmonts de cavits, les cratres. Ils ont dcouvert les principaux lments mis par un volcan en ruption: lexpulsion dune grande quantit de gaz, sous forme parfois dexplosions violentes, saccompagnait le plus souvent dcoulements dune substance extrmement chaude, la lave, et de projections de morceaux de roche de taille diverse. ! Logiquement, les pres grecs de la science, il y a 26 sicles, essayrent dexpliquer ces phnomnes partir de ce quils connaissaient du feu et de ses usages: ils pensrent que des vents puissants attisaient des feux souterrains dorigine mystrieuse. Ces ides nvolurent que vers le 18e sicle, lorsque W. Hamilton, ambassadeur d'Angleterre Naples, prota de son sjour pour tudier le volcan Vsuve, alors trs actif, et sa rgion. Il dcrivit minutieusement son activit, et nota que les gaz dgags par le volcan sont toxiques et peuvent asphyxier les hommes. Il publiera le premier livre scientique, richement illustr, sur les volcans. Le cratre du volcan Hawaen Pu u O , en ruption en 1990, montre les produits dgags par un volcan: des gaz sont librs lorsque la lave incandescente perce la mince crote noire solidie au fond du cratre. Remarquez les couches concentriques, blanches et marron, visibles dans le cratre. Photo USGS) ! Dans les annes 1790, le naturaliste italien Spallanzani, explorant les volcans dItalie (Vsuve, Etna, et les les oliennes) tudie les roches lies lactivit volcanique. Il montre que le basalte, une roche noire, est forme par les coules de lave refroidies, et que des volcans diffrents forment les mmes roches. cette poque, lorigine des volcans est encore un problme: se forment-ils par gonement du sol, ou bien par couches successives ? Pour rpondre cette question, il faudrait pouvoir observer un volcan tout neuf, en train de se former... Loccasion se prsente en 1831, lorsque le franais Constant Prvost sembarque pour une le volcanique qui vient d'apparatre au large de la Sicile, et quil va appeler le Julia.

ruption du Vsuve en octobre 1822, peinte par J. Scrope, depuis Naples. La pluie de cendres retombant du panache volcanique est bien visible sur la gauche.

Gaz

Cendres LapilliMatriaux mis par un volcan. Lorsque le magma arrive prs de la surface, il laisse chapper les gaz quil contient. Il reste alors la matire minrale en fusion, la lave, ainsi que des dbris solides de taille croissante: les cendres, trs lgres, les lapillis et les bombes, plus rares, qui peuvent atteindre plusieurs centaines de kg.

Bombes

Laves

MAGMA

Ldice volcanique se construit partir des matriaux mis lors des ruptions.! Parti de Toulon le 16 septembre, Prvost arrive en vue de lile le 27, en pleine tempte. Il la dcrit: une masse noire, solide, ayant tantt la forme dun dme surbaiss, dont la base tait triple de sa hauteur, tantt celle de deux collines ingales, spares par un large vallon. Le 28, un canot peut sapprocher de lle : pour la partie que nous avions sous les yeux, lle tait forme de matires meubles et pulvrulentes (Cendres, Lapilli, Scories), qui taient retombes, aprs avoir t projetes en lair pendant les ruptions. Je n'aperus aucun indice de roches solides souleves; mais je reconnus bien distinctement lexistence dun cratre ou entonnoir presque central, duquel slevaient dpaisses colonnes de vapeurs. Le lendemain, Prvost explore lle: il ne trouve pas de roches souleves du fond marin, mais remarque, prs de petites ssures do schappent des gaz qui soulvent du sable, quil se forme des taupinires qui ressemblent, en rduction, lle: il en dduit quelle sest bien forme par suite de laccumulation dune grande quantit de matriaux dorigine volcanique, et non par soulvement: un volcan sdie et se transforme graduellement par accumulation de matriaux sur ses pentes, au l des ruptions qui jalonnent son existence. Cela signie que laspect dun volcan change, quil peut sy produire des boulements, de nouveaux cratres peuvent sy former, entrainant la formation de nouveaux cnes: un dice volcanique volue chaque ruption. ! Une ruption volcanique est le moment o une substance minrale extrmement chaude, mlange de roche fondue et de gaz, le magma, parvient la surface. Il laisse alors chapper les gaz quil contient (principalement du CO2 et de la vapeur deau) mls des cendres, petits morceaux de roches provenant du magma solidi, extrmement lgres, et qui peuvent tre produites en trs grande quantit. Le magma en se solidiant peut donner une grande varit de matriaux, dont les lapillis, fragments de roches qui retombent sur les pentes du volcan et aux alentours, et les bombes, normes blocs projets dans les airs par les explosions se produisant lorsque les gaz sous pression schappent du magma. Ces matriaux, ainsi que les coules de lave, s'empilent et se superposent sur les ancs du volcan lors de chaque ruption, ce qui die un cne volcanique laspect changeant.

Gros plan de lintrieur du cratre du Pu u o . Le volcan est form par l'empilement de couches diffrentes, aisment reprables par leurs couleurs. chaque ruption, ou chaque phase dune mme ruption, une couche de matriaux supplmentaire se dpose, faisant grandir le volcan et modifiant sa forme.

B

OUM!

OU Re B M!

Question d'lve: Si les volcans grandissaient chaque ruption, les plus vieux devraient toucher le ciel, non ? Trois phnomnes empchent une croissance sans fin des volcans: lrosion qui les dtruit au fur et mesure quils slvent, les boulements et les explosions qui modifient leurs pentes, et le dlai entre deux ruptions, qui peut dpasser la dizaine de sicles...

Croissance dun volcan. Au cours de chaque ruption, des nouveaux matriaux (ici violets, puis orange) sont propulss hors du volcan et retombent sur ses pentes. Ces matriaux, solides, font grandir le volcan qui est donc form dun empilement de couches successives, chacune correspondant un pisode ruptif. Schma RR.

RETENIR: Lors dune ruption, du magma remonte dune rserve profonde et, en surface, laisse chapper des gaz et des matriaux solides. Il peut scouler sous forme de lave. Tous ces matriaux saccumulent pour former un difice volcanique qui se construit chacune de ses ruptions.

tude dune ruption : Le mont Vsuve, automne de lan 79! Nous sommes le 24 octobre (ou novembre) de lan 79, dans la rgion de Naples, Neapolis lpoque, domine par la silhouette du mont Vsuve. Autour de lui, des villes prospres: Herculanum, rsidence dt de nombreux Romains fortuns, Oplontis, Stabies, et la riche ville de Pompi. Quelques annes auparavant, des sismes se sont produits dans la rgion, ils sont frquents depuis quelques jours, et des sources et des puits se sont brusquement asschs au dbut du mois. 30000 habitants de ces cits de lEmpire romain vont vivre leur dernier jour: le mont Vsuve va se rvler tre une montagne pour laquelle les Romains devront inventer le mot: volcan. ! Le matin, vers 10h, une grande explosion retentit: tous les regards se tournent vers le Vsuve, qui apparat soudain surmont dune norme colonne de fume sombre qui slance vers le ciel. A 35 Km de l, Misne, lamiral Pline, minent naturaliste qui connat quelques volcans, observe le phnomne. Dsireux de ltudier de prs et recevant des appels au secours, il fait prparer plusieurs navires puis se dirige vers Herculanum. Il ne reviendra jamais. Son neveu, Pline le jeune, rest Misne, dcrit ainsi lruption: Il tait difcile de discerner de loin de quelle montagne sortait ce nuage; l'vnement a dcouvert depuis que c'tait du mont de Vsuve. Sa gure approchait de celle d'un arbre, et d'un pin parasol plus que d'aucun autre car, aprs s'tre lev fort haut en forme de tronc, il tendait une espce de feuillage. Je m'imagine qu'un vent souterrain violent le poussait d'abord avec imptuosit et le soutenait; mais, soit que l'impulsion diminut peu peu, soit que ce nuage ft affaiss par son propre poids, on le voyait se dilater et se rpandre. ! La colonne de cendres et de gaz provenant de lexplosion du sommet du volcan slve jusqu 30 km daltitude. Pompi et dans les villes autour du Vsuve, cest laffolement. Certains fuient au plus vite, les rues sont encombres de chariots, car ceux qui le peuvent emportent leurs biens. De nombreux habitants essayent de fuir par la mer, mais les vents sont contraires, et les eaux agites. Dautres dcident de rester chez eux, se croyant labri. ! Rapidement, le nuage de cendres et de gaz stend, cachant le soleil. Dans la lueur indcise des lampes huile, les habitants sont terris, et, vers 13h, des pierres commencent tomber du ciel: ce sont des ponces, trs lgres, qui ottent sur leau, ainsi que dautres fragments de roche plus denses, les lapilli. Les pierres saccumulent, et en quelques heures il y en a tellement (une couche paisse de 2 m) que les habitants sont bloqus dans leurs maisons dont les toitures seffondrent sous le poids des matriaux volcaniques. ! Pendant ce temps, la colonne de gaz et de cendres, refroidie, seffondre sur elle-mme et dvale les pentes du volcan en avalanches meurtrires: ces nues ardentes de cendres et de gaz 300 C, se dplaant grande vitesse, ensevelissent Herculanum sous 23m de cendres. A Pompi, les cendres recouvrent les ponces dj accumules; ainsi quOplontis et Stabies. Quelques jours plus tard, lruption est termine, 4 cits et 30000 victimes sont ensevelies pour 18 sicles... Questions rapides: Comment dbute lruption ? Quels sont les matriaux recrachs par le Vsuve ? Quel phnomne dtruit les villes et les ensevelit ? Combien de temps dure lruption ? Quel matriau souvent associ aux volcans est absent de cette ruption ? Reconstitution (bande annonce) - Ruines dHerculanum et Pompei - La n dHerculanum.

Un aspect similaire: L'ruption de 79 a du ressembler celle du mont Redoubt, en Alaska, en 1990. Photo USGS

Une reconstitution: La chane TV Discovery channel proposeune reconstitution de lruption de 79 ( gauche). Si le panache volcanique correspond aux descriptions, le Vsuve est ici reprsent plus grand quon ne le voit de Pompei, comme le montre la photo actuelle prise depuis les ruines de la ville ( droite, photo RR).

Cartes interactives.

Mot cl: pompei

tude dune ruption : le de Lanzarote, 1730 1736! Lanzarote est une petite le des Canaries, 150 km des ctes d'Afrique. Au dbut du 18me sicle, elle abrite de nombreux petits villages. La population vit principalement de la pche et de lagriculture, car le sol est trs fertile. Le premier septembre 1730, cette terre fertile va littralement souvrir, et laspect de lle va tre chang jamais. ! Don Andres Lorenzo Curbelo, cur du village de Yaiza, a not avec prcision les vnements qui se sont drouls: Le 1 septembre 1730, entre neuf heures et dix heures du soir, la terre sentrouvrit tout coup auprs de Timanfaya, deux lieues de Yaiza. Ds la premire nuit, une norme montagne stait leve du sein de la terre et de son sommet schappait des ammes qui continurent brler pendant dix-neuf jours (), un torrent de lave se prcipita sur Timanfaya, sur Rodeo et sur une partie de La Mancha Blanca. La lave scoula sur les villages vers le nord, dabord aussi rapide que leau, mais bientt sa vitesse se ralentit et elle ne coula plus que comme du miel () Le 7, une colline sleva dans un bruit de tonnerre (...) la lave (...) dtruisit en quelques minutes les localits de Maretas et Santa Catalina. Le 11 septembre, lruption se renouvela avec force et la lave recommena couler. De Santa Catalina, elle se prcipita sur Maso, incendia et recouvrit tout ce village et poursuivit son chemin jusqu la mer; elle coula pendant six jours de suite avec un bruit effroyable et en formant de vritables cataractes.(...) Le 18 octobre, trois nouvelles ouvertures se formrent (...) de ces orices schapprent des masses dune fume paisse qui stendit sur toute lle. () Des coups de tonnerre et les explosions qui accompagnrent ces phnomnes, lobscurit produite par la masse de cendres et de fumes qui recouvrait lle, forcrent plus dune fois les habitants prendre la fuite. (). Le 28 octobre, laction volcanique stait exerce de cette manire pendant 10 jours entiers, lorsque tout coup le btail tomba mort, asphyxi dans toute la contre, par un dgagement de vapeurs pestilentielles. ! Ainsi, pendant six ans, aprs des priodes daccalmies de quelques jours, de la lave et des cendres schappent des ssures du sol, des cnes volcaniques se forment et les coules de lave dvastent de sud de lle jusqu locan. Don Curbello note: Chaque fois que les hommes croyaient que leur malheur sachevait, de nouvelles ssures souvraient, de nouveaux cnes srigeaient. Ainsi, trente grands cnes volcaniques vont se former, 170 km2 (le quart de lle) vont tre recouverts de lave, et les rgions alentour noyes sous les retombes de cendres et de lapilli: 75% de lle est recouvert de roches volcaniques datant de lruption. Dix villages et 420 fermes sont recouverts de lave, une partie de la population quitte lile. Malgr ces destructions, il ny a aucune victime humaine: les coules ont un parcours prvisible et avancent lentement, permettant de fuir. ! Actuellement, la rgion centrale de lruption constitue le parc national du Timanfaya. Cest une rgion dsole et aride, recouverte de cendres volcaniques, de cnes et de coules de lave ges. Presque trois sicles aprs lruption, la chaleur accumule dans les roches est telle qu certains endroits, il est impossible denfouir la main sous la cendre volcanique, car elle est trop chaude. De leau verse dans un tube enfonc dans le sol ressort en quelques secondes sous forme dun jet de vapeur. Questions rapides: Comment dbute lruption ? Quels sont les matriaux mis par les volcans ? Quel phnomne dtruit les villages et les ensevelit ? Combien de temps dure lruption ? Quelles en ont t les victimes ?Mot cl: Parque Nacional de Timanfaya

Une ide: Lanzarote estentre en ruption avant que la photographie nexiste, mais daprs les descriptions que nous en avons, elle prsentait toutes les caractristiques de celle que lon peut observer de nos jours sur lle dHawa: fontaines de lave (en haut), ruptions spectaculaires (cicontre) et imposantes coules (ci-dessous) sont les composantes de ce genre druption volcanique. Photos USGS

Parc national de Timanfaya (en espagnol) - Bois sec qui senamme seul dans un trou de quelques cm .

Les ruptions sont diffrentes selon les magmas.

Alignement de cnes volcaniques dans un paysage de coules de laves solidifies Timanfaya, le de Lanzarote- photo RR.

En comparant les deux ruptions prcdentes, vous avez du dcouvrir quil existe diffrents types druptions volcaniques: trs schmatiquement, on peut distinguer les volcans qui coulent et les volcans qui explosent.

Les magmas uides donnent naissance des coules de lave.! Lorsque le magma dun volcan est uide, il se dplace facilement dans les ssures qui lui permettent de se diriger vers la surface et constituent la chemine volcanique. Etant uide, ce magma perd facilement ses gaz, qui se sparent du magma lorsquil arrive en surface (il ny a donc pas daccumulation de pression dans le volcan), formant un panache peu dvelopp. La partie liquide dgaze du magma, la lave, dont la temprature est denviron 1200C, scoule le long des pentes du volcan. ! Au fur et mesure quelles s'loignent du volcan, les coules de lave se refroidissent et commencent se solidier vers 750 C. Ce faisant, elles donnent naissance une roche noire, le basalte. Toutefois, comme la lave est trs chaude, elle ne se refroidit quen surface, et une crote rocheuse isolante se forme, qui permet la lave uide de continuer scouler l'intrieur. Parfois, la quantit de lave produite est si importante quelle forme de vritables euves de lave, spectaculaires, souvent lms. (a gauche, une coule de lave du volcan Etna, en Sicile, en 2006 - photo Romgiovanni/Wikimedia). Une coule peut ainsi parcourir une centaine de km, une vitesse de lordre de la dizaine de km/h. ! La vitesse dcoulement de la lave dpend de sa viscosit (plus elle est uide, plus elle va vite) ainsi que de la pente du terrain sur lequel elle coule, mais le plus souvent les coules sont assez lentes, ce qui permet de leur chapper: les ruptions de ces volcans magma uide, que lon nomme les volcans effusifs, sont peu dangereuses pour les populations qui vivent aux alentours. Par contre, la lave provoque des incendies et dtruit, en les recouvrant, tous les btiments ou les ouvrages qui se trouvent sur son passage et qui nont pu tre dplacs. Une coule peut atteindre une paisseur de plusieurs dizaines de mtres, et modie durablement lenvironnement dans lequel elle sest panche.

Un volcan effusif en ruptionLe magma uide atteint la surface o il se spare facilement en gaz, qui forment un panache plus ou moins dvelopp, et en coules de lave qui s'loignent lentement du volcan. Des cendres, des bombes et des lapillis peuvent accompag