Sprint final
France métropolitaine, septembre 2021 • SVT
41
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France métropolitaine • Septembre 2021
Un tremblement de Terre en Méditerranée
Intérêt du sujet • Le séisme de 2011 en Méditerranée est riche de témoignages et de données scientifiques, qui permettent de comprendre et de modéliser la propagation des ondes.
Les essais et les démarches engagés, même non aboutis, seront pris en compte.
Le 7 juillet 2011, vers 19 h, un tremblement de Terre d’une magnitude de 5,2 a été enregistré. Ce séisme qui s’est produit en Méditerranée a été largement ressenti par la population sur une distance de près de 260 kilomètres autour de l’épicentre.
Document 1Données sur le séisme du 7 juillet 2011
A. Carte avec localisation du séisme
L’épicentre se situe à la surface de la Terre exactement à la verticale du foyer du séisme.
B. Quelques témoignages de différents habitants
Saint-Étienne-de-Tinée : « des sensations, des vibrations et un grondement »
Cargèse : « Les meubles ont bougé. » « Les secours ont reçu de nombreux appels téléphoniques, parfois angoissés. »
BRGM, 2011.
C. Estimation de l’intensité d’un séisme en un endroit donné à partir des éléments visibles ou ressentis par l’être humain (échelle macrosismique)
D’après dangers-naturels.ch
▶ 1. À l’aide des informations des documents 1a, 1b et 1c, décrire comment varie l’intensité du séisme ressenti le 7 juillet 2011 en fonction de la distance à l’épicentre. Aucun calcul n’est attendu. (7 points)
Document 2Principe du sismographe et sismogrammes enregistrés lors du séisme du 7 juillet 2011
A. Fonctionnement du sismographe
D’après Futura Planète
Le sismographe est un appareil qui enregistre les ondes sismiques. Il est capable de détecter des mouvements faibles du sol de l’ordre de quelques mm/s. Il est constitué d’une masse et d’un socle reposant sur le sol. Lorsque le sol est soumis à une secousse sismique, le socle se déplace en même temps que le sol, tandis que la masse inerte portant le stylet reste immobile.
B. Deux sismogrammes enregistrés à différentes distances de l’épicentre le 7 juillet 2011
Le sismogramme 1 a été enregistré par un sismographe installé à la cité scolaire de Corte (à environ 150 km).
Le sismogramme 2 a été enregistré par un sismographe installé dans un collège de Marseille (à environ 230 km).
t0 correspond à l’heure de départ des ondes sismiques au niveau du foyer (19 h 21 min 48 s). Le foyer correspond à la zone où naissent les ondes sismiques.
tc est l’heure d’arrivée des ondes sismiques à la station de Corte.
tm est l’heure d’arrivée des ondes sismiques à la station de Marseille.
La valeur « A » repérée sur le sismogramme 1 correspond à l’amplitude maximale des ondes sismiques.
Information complémentaire : l’échelle est différente en ordonnées pour chaque sismogramme.
D’après Sismo à l’école, 2011.
▶ 2. À l’aide des deux sismogrammes du document 2b, recopier sur la copie pour chaque proposition la réponse qui convient. (8 points)
Proposition 1 : L’amplitude des ondes sismiques enregistrées est :
a) plus grande à Marseille qu’à Corte.
b) plus grande à Corte qu’à Marseille.
c) identique pour les deux villes.
Proposition 2 : Le séisme a été enregistré :
a) en premier à la station de Corte.
b) en premier à la station de Marseille.
c) en même temps dans les deux stations.
Document 3Relation entre les ondes sismiques et la distance au foyer
On s’intéresse à la relation entre l’amplitude des ondes sismiques et la distance au foyer. On veut vérifier l’hypothèse selon laquelle « l’amplitude des ondes sismiques s’atténue en fonction de la distance au foyer » en s’appuyant sur un modèle.
On dispose du matériel suivant pour modéliser le déplacement des ondes sismiques depuis le foyer :
un ordinateur avec un logiciel d’enregistrement des ondes ;
deux capteurs d’ondes (sensibles aux vibrations) reliés à l’ordinateur ;
un mètre ;
un marteau (dont le coup modélise l’origine du séisme au niveau du foyer) ;
une barre de roche de 1 m de long.
▶ 3. À l’aide du matériel mis à disposition dans le document 3 :
proposer une expérience permettant de vérifier que « l’amplitude des ondes sismiques s’atténue en fonction de la distance parcourue » ;
préciser les résultats attendus au niveau de chaque capteur d’ondes.
Votre réponse sera présentée sous forme d’un texte et/ou d’un schéma légendé. (7 points)
▶ 4. Le modèle proposé n’est pas la réalité, il est donc critiquable.
Associer chaque élément du modèle à un élément de la réalité (foyer, roches du sous-sol, stations d’enregistrement à Marseille et à Corte).
Formuler deux critiques de ce modèle. (3 points)
Les clés du sujet
Comprendre les documents
Répondre aux questions
▶ 2. L’amplitude des ondes sismiques est en ordonnées et l’échelle n’est pas la même sur les deux tracés. Sur l’axe du temps, t0 est l’heure du séisme et donc le départ des ondes sismiques à 19 h 21 min 48 s. L’heure d’arrivée des ondes est notée tc pour Corte et tm pour Marseille. Il suffit de les comparer afin de savoir dans quelle station les ondes sont arrivées en premier.
▶ 3. Que ce soit dans un schéma ou dans un texte, il faut faire figurer tout le matériel proposé. Les légendes sont indispensables sur le schéma.
▶ 1. Sur la carte, la distance qui sépare l’épicentre de Saint-Étienne-de-Tinée est un peu plus du double de celle qui le sépare de Cargèse (distances calculées de 225 km et 100 km).
conseil
Repère l’échelle notée sur la carte afin de calculer les distances.
À Saint-Étienne-de-Tinée, on rapporte « des sensations, des vibrations et un grondement » ce qui correspond d’après le tableau (1c) à un degré III sur l’échelle macrosismique.
À Cargèse, les témoignages « les meubles ont bougé » et « les secours ont reçu de nombreux appels téléphoniques, parfois angoissés » correspondent d’après le tableau à un degré VI.
On remarque que l’intensité est plus importante à Cargèse, plus proche de l’épicentre du séisme, qu’à Saint-Étienne-de-Tinée. L’intensité du séisme ressenti le 7 juillet 2011 diminue donc en fonction de la distance à l’épicentre.
▶ 2. Proposition 1 : réponse b) L’amplitude maximale des ondes sismiques enregistrées est plus grande à Corte qu’à Marseille.
Proposition 2 : réponse a) Le séisme a été enregistré en premier à la station de Corte.
▶ 3. Schéma de l’expérience permettant de vérifier que « l’amplitude des ondes sismiques s’atténue en fonction de la distance parcourue » :
Afin de modéliser le déplacement des ondes sismiques depuis le foyer, on frappe une barre de roche avec un marteau, ce qui va engendrer des vibrations qui vont parcourir la barre et être enregistrées au niveau du capteur C1 puis du capteur C2. On pourra comparer l’amplitude des vibrations sur les deux enregistrements.
Comme les vibrations seront enregistrées en C1 puis en C2, plus éloigné, on s’attend à ce que l’amplitude enregistrée en C2 soit plus faible que celle en C1, ce qui vérifiera que l’amplitude des ondes sismiques s’atténue en fonction de la distance parcourue.
▶ 4. La correspondance entre le modèle et la réalité est la suivante :
La barre de roche modélise les roches du sous-sol.
Le capteur C1 représente la station d’enregistrement à Corte et le capteur C2, celle de Marseille.
Le coup de marteau correspond à l’origine du séisme ; l’endroit où le coup est porté est donc le foyer.
Dans la réalité, les roches du sous-sol traversées ne sont pas d’un seul type comme dans la barre du modèle. De plus, la distance parcourue est beaucoup plus importante, ce qui pourrait faire varier les résultats.