Les séismes – 4ème – Séquence complète – PDF à imprimer

Cours, exercices et évaluation avec la correction niveau 4ème sur les séismes – SVT

Notions : Définition du séisme, les manifestations d’un séisme, l’origine d’un séisme, mesurer un séisme

Thème 1 : La planète Terre, l’environnement et l’action humaine

• Cours niveau 4ème sur les séismes – SVT

La Terre est une planète tellurique active. L’activité interne de la Terre se manifeste à la fois par le volcanisme et par les séismes, c’est-à-dire les tremblements de Terre. Contrairement au volcanisme, l’origine des séismes a lieu sous nos pieds. Il est donc plus difficile d’observer ces phénomènes. Seuls les secousses et les dégâts sont observables.

Comment les séismes se déroulent-ils ?

1. Contraintes et énergie : l’origine des séismes en profondeur

Activité nº1 – Les différentes étapes d’un séisme

Au niveau de certaines régions du globe, nous observons des failles. Il s’agit d’une grande fracture dans la croûte terrestre. De part et d’autre d’une faille, se situent deux blocs rocheux. Ces derniers se déplacent dans deux directions différentes ou bien à des vitesses différentes.

Ainsi, sous Terre, des forces opposées s’exercent sur les blocs rocheux situés de part et d’autre de la faille. On parle alors de contraintes.

VOCABULAIRE :

Contraintes : Forces s’exerçant sur les roches en profondeur.

Ces contraintes sont de plus en plus fortes avec le temps. De l’énergie s’accumule. Au fur et à mesure que les contraintes s’exercent, les roches se déforment. La déformation dépend de l’élasticité du matériau subissant les contraintes.

Puis, lorsque les contraintes sont trop fortes, la rupture a lieu. Les roches se cassent alors en profondeur. L’énergie accumulée est brutalement libérée. Le lieu de la rupture des roches porte le nom de foyer.

VOCABULAIRE :

Foyer : Situé en profondeur, c’est le lieu de rupture des roches à l’origine d’un séisme.

Image d’un pli : déformation des roches visible à la surface

A RETENIR : En profondeur, deux blocs rocheux peuvent subir des forces différentes. On parle de contraintes. Les roches se déforment progressivement et l’énergie s’accumule. La rupture des roches a lieu au niveau du foyer lorsque ces forces sont trop importantes. L’énergie est libérée.

Vocabulaire à connaître : contraintes, énergie, foyer.

1. Les ondes sismiques : la conséquence de la libération d’énergie

Activité nº1 – Les différentes étapes d’un séisme

Suite à la rupture des roches, l’énergie brutalement libérée va être immédiatement transformée. Des vibrations prennent alors naissance au niveau du foyer et se dispersent dans toutes les directions. On parle d’ondes sismiques, qui se propagent de manière concentrique.

Ces ondes sismiques finissent par atteindre la surface terrestre : c’est alors que des secousses sont ressentis, à l’origine des dégâts observables. Le premier point à la surface de la Terre qui ressent ces secousses s’appelle l’épicentre. Situé au-dessus du foyer, c’est le lieu avec les dégâts les plus importants.

VOCABULAIRE :

Ondes sismiques : Vibrations des roches se propageant dans toutes les directions lors d’un séisme.

Activité nº2 – Enregistrer un séisme

Grâce à un appareil appelé le sismographe, on peut réaliser des sismogrammes. Il s’agit des enregistrements des ondes sismiques se propageant en fonction du temps lors d’un séisme.

En mettant en parallèle l’heure d’arrivée d’un séisme à un point donné, les secousses ressentis, les dégâts observés ainsi que la distance à l’épicentre, on peut se rendre compte que les ondes sismiques ont la particularité de s’atténuer avec la distance. Ainsi, plus une ville est loin de l’épicentre, moins les ondes sismiques sont fortes.

De plus, les sismogrammes permettent de calculer la vitesse à laquelle les ondes sismiques se déplacent. Cette vitesse est d’environ 4 km/s (soit 240 km/min = 14 400 km/h), ce qui est extrêmement élevé ! Cela explique que des secousses peuvent être ressenties très loin de l’épicentre.

A RETENIR : À la suite de la rupture des roches, l’énergie est convertie en ondes sismiques. Celles-ci se propagent dans toutes les directions à une vitesse très élevée. Elles atteignent la surface terrestre, en commençant par l’épicentre. Les secousses sont ressenties. Les ondes sismiques parcourent de grandes distances en s’atténuant progressivement.

Vocabulaire à connaître : ondes sismiques, épicentre, atténuation.

• Mesurer un séisme : l’intensité et la magnitude

Activité nº3 – Mesurer un séisme

À la suite des secousses provoquées par les ondes sismiques, les paysages peuvent être modifiés par les dégâts provoqués. De plus, des victimes (morts, blessés) sont parfois à déplorer.

Le plus souvent, les vibrations sont ressenties par les habitants. Ainsi, les témoignages et les modifications de paysages servent à évaluer l’intensité d’un séisme.

C’est le cas avec l’échelle MSK par exemple.

Echelle MSK servant à évaluer l’intensité d’un séisme

Lorsque l’on évalue cette intensité, on observe que les villes situées à la même distance de l’épicentre ont la même intensité sismique. Cela s’explique par l’atténuation des ondes sismiques avec la distance. Ils se forment ainsi des courbes dites isoséistes.

VOCABULAIRE :

Courbe isoséiste : ligne reliant les différents points d’égale intensité sismique.

Afin d’évaluer l’importance d’un séisme, il est également possible de mesurer l’énergie libérée lors de la rupture des roches. C’est ce que l’on appelle la magnitude. C’est par exemple le principe de la célèbre échelle de Richter.

L’évaluation de l’importance d’un séisme peut différer en fonction de l’intensité ou de la magnitude. Par exemple, une région désertique victime d’un séisme subira un séisme d’intensité moindre qu’une région fortement peuplée. Pourtant, la magnitude peut être identique.

A RETENIR : Il existe deux moyens pour évaluer un séisme :

• l’intensité (ex : échelle MSK) : elle repose sur les dégâts observés et les témoignages obtenus.

Les villes situées à la même distance de l’épicentre subissent une intensité sismique identique et permettent de dessiner des courbes isoséistes. L’intensité diminue avec la distance.

• la magnitude (ex : échelle de Richter) : elle repose sur la mesure de l’énergie libérée lors de la

rupture des roches au niveau du foyer.

Vocabulaire à connaître : intensité, magnitude, courbes isoséistes.

• Exercices avec correction niveau 4ème sur les séismes – SVT

Compétences évaluées
Mobiliser ses connaissances.
Communiquer sur sa démarche en argumentant.
Proposer une ou des hypothèses pour résoudre un problème ou une question.
Représenter des données sous différentes formes, passer d’une représentation à une autre.

Tester ses connaissances

1) Indique la différence entre le foyer du séisme et l’épicentre.

2) Qui suis-je ? Cite le terme correspondant à la définition :
a. Nous sommes les lignes reliant les points de même intensité sismique.
b. Je suis l’enregistrement en fonction du temps des ondes sismiques.
c. Nous sommes les forces entraînant la déformation puis la rupture des roches.
d. Je suis libérée puis transformée en ondes sismiques après la rupture des roches.

3) Donne la propriété des ondes sismiques à l’origine de la diminution de l’intensité du séisme avec la distance.

4) “Un séisme avec une magnitude élevée a toujours une intensité élevée.” Indique si cette phrase est vraie ou fausse en justifiant ta réponse.

Je m’entraîne

Exercice 1 : Comparer deux séismes

En 2015, un séisme a lieu au Népal (près de Katmandou) mais également en France (dans le Morbihan) à quelques jours d’intervalle. Ces deux séismes sont indépendants. Voilà ce que l’on a pu lire dans les journaux pour chacun de ces deux séismes.

Au Népal : “C’est le plus fort séisme connu dans la région depuis 80 ans. Les ondes ont été ressenties jusqu’en Inde, au Bangladesh et au Tibet. Le séisme s’est produit à 80 km de Katmandou. Dans cette ville, on compte 1800 morts et 4700 blessés. Des habitations ainsi qu’une tour historique se sont effondrées. La magnitude du séisme a été évaluée à 7,8”

En France : “La secousse a été principalement ressentie de Lorient jusqu’au sud-est du département. Pour l’heure, il n’y a pas de victimes ni de dégâts connus. Le séisme a été particulièrement ressenti à Vannes où des habitants ont décrit le tremblement de leurs murs et ont vu leurs meubles bouger. La magnitude est évaluée à 4,6 sur l’échelle de Richter.”

1) Compare la magnitude des deux séismes.

2) Formule une hypothèse expliquant la différence de magnitude entre ces deux séismes.

3) Le séisme au Népal a été ressenti à plus de 1000 km de l’épicentre contre une centaine de kilomètres pour le séisme en France. Explique ce constat.

4) Évalue l’importance de l’intensité de chacun de ces deux séismes. Justifie ta réponse à l’aide de plusieurs arguments du texte.

5) Lorient et Vannes sont deux villes séparées de 60 km. Le séisme a été ressenti à 11h02 à Lorient. Sachant que les ondes sismiques se propagent à environ 4 km/s, calcule l’heure à laquelle le séisme a été ressenti à Vannes.

Exercice 2 : Schématiser un séisme

Un ami vous demande de lui expliquer le fonctionnement d’un séisme. Complète le schéma ci-dessous avec toutes les informations nécessaires pour lui expliquer schématiquement les différentes étapes.

• Evaluation avec la correction niveau 4ème sur les séismes – SVT

Compétences évaluées
Mobiliser ses connaissances.
Communiquer sur sa démarche en argumentant.
Interpréter des résultats et en tirer des conclusions.

Exercice nº 1 : Un séisme en Iran

Le 12 novembre 2017, un séisme s’est produit à Kermanshah, une ville d’Iran située à la frontière avec l’Irak. Le premier enregistrement du séisme a été relevé à 21h48 heure locale. D’une magnitude de 7,3, le séisme a provoqué plusieurs centaines de morts et plusieurs milliers de blessés. De nombreuses habitations ont été détruites et une grande partie de la population a été privée de domicile au début de l’hiver (généralement rude dans cette région).

Le séisme a été ressenti à travers tout l’Irak et l’Iran mais également dans des pays éloignés tels que les Emirats Arabes Unis, la Turquie et l’Israël.

1) A l’aide du document 1, explique ce que représente l’étoile. Nomme cet endroit avec le texte.

2) La magnitude se mesure sur une échelle de 1 à 9. Rédige une observation par rapport à la magnitude de ce séisme. Explique ce que cela signifie. 

3) Explique l’étendue géographique des secousses.

4) A l’aide du document 2, évalue l’intensité de ce séisme. Justifie ta réponse.

5) Sur le document 1, les couleurs correspondent à l’intensité ressentie. Rédige une observation puis explique-la. 

Exercice nº 2 : Cycle sismique

Des nombreuses régions dans le monde sont soumises à ce que l’on appelle des “cycles sismiques”. Un cycle sismique correspond à l’alternance de deux phases :

• une période dite de “chargement” pendant laquelle l’énergie s’accumule ;
• une période dite de “libération” de l’énergie.

1) Décris brièvement le phénomène ayant lieu à chacune de ces périodes.

2) Indique quelle période est la plus longue dans le temps en justifiant ta réponse.

La Californie se prépare à affronter ce que le pays a surnommé “the Big one”.  Il s’agit d’un séisme qui serait dévastateur.

En effet, la Californie est traversée par une importante faille, appelée la faille de San Andreas. Cela correspond à une zone de fracture de plus de 1000 km. Il existe deux zones de rupture possible au niveau de cette faille : la première est située au niveau de San Francisco et la seconde au niveau de Los Angeles.

Un cycle sismique n’est pas parfaitement régulier, il dure entre 150 et 200 ans. Les deux derniers séismes importants ont eu lieu en 1857 et en 1906.

3) Sur la photographie, trace un trait rouge pour indiquer la faille.

4) Explique pourquoi les autorités s’attendent à la survenue d’un séisme dans les prochaines années.

5) Donne un argument pouvant supposer que l’intensité de ce séisme sera importante.

6) Fais une hypothèse sur l’importance de la magnitude de ce séisme à venir. Argumente ta réponse.