Sismogrammes : De l’épicentre à la localisation du MohoIntroduction : Formaterre 2012 et son thème géophysique nous a permis de
construire cet atelier. Nous espérons que cette présentation de l'atelier vous permettra
de réinvestir son contenu. Nous restons à votre disposition pour toutes les questions
que vous pourriez vous poser en attendant Formaterre 2013.CaroleLarosecarole.larose@formaterre2012.ac-rouen.frENS-Lyon/iFéÉricLe JanÉric.lejan@formaterre2012.ac-rouen.frENS-Lyon/iFéGérardVidalDirecteur de la publicationENS-Lyon/iFé2012-10-16
Ce livret
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4.0 International
Un résumé de l'atelier qui devrait vous permettre de retrouver les liens vers
les logiciels utilisés, les vidéos des exercices réalisés pendant l'atelier et le
contexte de réalisation de ces TP en classe.IntroductionNous mettons à votre disposition dans ce livret l'ensemble des éléments vus pendant
l'Atelier que nous avons conduit avec Carole.Bonne consultation.Localisation de l'épicentreLe programme de 4eme et de Première S sont propices à l’utilisation du logiciel
QGIS pour intégrer dans le cours un usage SIG. Cet usage pourra être réinvesti en
Histoire et Géographie ou encore en SVT en MPS ou en TPE. SeismacCe logiciel est produit par Daniel Griscom, sur PC il peut être remplacé par
l'usage d'un capteur ExAO.Présentation du contexteEnregistrer un séisme repose sur les stations sismiques dont le réseau mondial
met à disposition du public les sismogrammes et les localisations des séismes au
jour le jour. Plusieurs sites sont utilisables en France : La page web du site Sismo à l'école : Un site qui permet aussi un lancement en ligne de
SeisFGramm2K
La page Web du site SismAlp : Un autre site
pour les séismes proches/
La page Web du site SismAlp : Un site riche pour l'activité sismique
mondiale
La page web du site REV : La encore séismes mondiaux
mais une présentation très simple des données
Les sites lorsqu’ils donnent accès à des sismogrammes les fournissent aux
formats .SIS ou .SAC. Il existe des logiciels spécialisés dans l’ouverture de
ces formats.(SeisGram60K) Démonstration d'enregistrement : Logiciel Seismac ou Capteur ExAOCe petit logiciel (seismac) est extrêmement
pratique pour présenter ce qu’est une station sismique. Il suffit d’orienter le macBook par rapport au points cardinaux pour que
l’illustration d’une station sismique soit réalisée. En effet l’accéléromètre 3G
des portables permet de capter les mouvements horizontaux «Droite gauche»
(X) et «avant Arrière» (Y) de la Machine. Les mouvements verticaux sont
enregistrés aussi selon l'axe (Z).Il est possible avec le logicielSeismac
Calibrate de régler le capteur. Un accéléromètre 3G branché sur une interface ExAO permet la même mise en
évidence.Accès au téléchargement du logiciel : Pour accéder à la page
La démarcheVoici comment nous allons aborder la localisation de l'épicentreFormulationComment avec les données des
Stations réparties dans le monde les géologues déterminent-ils la
position de l’épicentre ? Trouver un exemple de séisme sur le site REV : Accès au
site
Une fois choisi un séisme dans une zone tectonique en liaison avec le thème
abordé en classe, l’élève relève les coordonnées qui lui permettront de tracer
les grands cercles nécessaires à la localisation de l’épicentre et de les
exporter dans un format compatible avec le logiciel QGIS. Utilisation d'un tableau pour stocker les donnéesUn exemple de tableau de données à compléterStationLatitude StationLongitude StationLatitude épicentreLongitude épicentreDistance à l'épicentreProfondeur du SéismeHeure du séisme - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Les étapes de collecte des données : illustration en vidéoLa vidéo illustre comment accéder à des séismes récents puis montre comment
récupérer les données en choisissant trois stations.Création des grands cerclesLes élèves vont utiliser un calculateur automatique pour construire les grands
cercles dont l'intersection correspond à l'épicentre.Utilisation des calculateursLe site GPS visualizer permet d’accéder à la production de couches vecteur
exportable dans QGIS. Une précaution est à prendre, pour les latitudes Sud et
les longitudes Ouest il faut affecter un signe - aux valeurs des coordonnées
relevées précédemment. Accès au site GPS visualizer : Le lien vers la page
des calculettes
On utilise le module «Draw range rings around a point» en veillant à exporter
la carte au format .gpx. On obtient les grands cercles autour des 3 stations
dont le point d’intersection est l’épicentre. Les étapes de la construction des grands cercles : illustration en
vidéoLes élèves réalisent le travail comme sur la vidéo ci-dessousIntégration dans QGISLes élèves vont maintenant intégrer les fichier .gpx qui sont des couches
"vecteur" dans le logiciel QGIS. Cette étape leur permettra de visualiser
l'épicentre du séisme sur un fond de carte mondial grâce à la couche OpenLayer
Google Physical par exemple.Une étape de préparation pour l'enseignant : le téléchargement du
logicielLe logiciel QGIS est un logiciel OpenSource utilisable sur tous les systèmes
disponibles. La version que nous utilisons est la version 1.8.0 Accès au site de téléchargement : La
page officielle
Il faut prévoir l’installation des extensions suivantes pour utiliser
l’ensemble des couches dont les élèves vont avoir besoin. Open Layer Plugin : Accès aux serveur WMS et à la couche
"Google Physical" Find by attribute : Repérage d’une entité par sa description
NumÉrical Vertex : Saisie manuelle des coordonnées d’un point
mmQGIS : Ensemble de convertisseurs de formats Table Manager : Outil pour gérer les tables d’attributs.
Les étapes d’ajout des grand cercles dans QGIS : une illustration en
vidéoLe logiciel QGIS est capable d'afficher d'autres couches notamment celles
fournies par les serveurs WFS ou WMS mais aussi des couches Raster. Il est donc
possible de préparer sur les machines utilisées par les élèves un ensemble de
couches qui formeront le contexte de travail pour chacun d'entre eux.Localisation du MohoLes programmes de Première S et de Terminale S permettent d’aborder la localisation du
Moho et l’utilisation du logiciel QGIS s’intègre à cette démarche. Cet usage pourra être
réinvesti en Histoire et Géographie ou encore en SVT en TPE. Dans le programme de
Spécialité SVT les notions abordées à propos des climats sont aussi de nature à utiliser
les SIG.La démarcheVoici comment nous allons aborder la localisation du MohoFormulationcomment avec les données des
Stations proches d’un séisme les géologues déterminent-ils la profondeur
du moho dans la région ? Trouver un exemple de séisme : Sismo À L’école
Ce site permet de trouver des séismes récents, pour des stations proches dès
qu'il s'agit de séismes alpins. Cependant les ondes PmP sont le plus souvent
très difficiles à trouver sur le sismogramme. Le logiciel sismolog contient des fichier au format .SIS qui sont depuis
longtemps utilisés pour monter ces ondes.Nous avons donc utilisé un séisme particulier celui de Cueno survenu le 11 Mai
1991. Ce séisme présente des ondes PmP très simples à identifier. Utilisation de Seisgram60k pour étudier le sismogramme : Le logiciel est disponible au téléchargement. Il impose que votre ordinateur
soit muni d'une version de Java à jour.Accès au téléchargement :
La
page de l'auteur avec les consignes d'installation du logiciel
L’affichage du séisme révèle un train d’onde supplémentaire après l’arrivée de
P et avant celle de S. Les élèves sont alors amenés à proposer une hypothèse sur
l’origine de ces ondes. Le repérage des ondes P, PmP et S : une illustration en imageL’illustration ci-dessous montre quel est l’état du sismogramme une fois
repérées les ondes P,PmP et S. Le logiciel ouvre les fichiers au format .SIS ou
.SAC.On peut une fois ce repérage effectué calculer le délai (PmP-P) et
s'interroger sur l'origine de ces ondes.Il s'avère alors nécessaire pour un certain nombre d'élèves de préciser les
choses. Pour ce faire on peut utiliser des modèles géométriques construits grâce
à Cabri II plus ou à Géogébra.Modélisation du trajet des Ondes Nous disposons de deux modèles. Choix de Cabri II plus ou de Geogebra :Les logiciel Cabri II Plus et Geogebra permettent tous les deux de construire
les modèles mathématiques. C’est Benoit Bruder (Calibration) qui nous
a écouté puis qui a imaginé le modèle sous Cabri pour visualiser les trajets des
ondes P et PmP. Laurent Costa a suivi notre atelier et nous a fourni un modèle Geogebra qui
est en cours de production.Ces deux modèles sont ou seront téléchargeables sur le site @CCES :
Vers le fichier Cabri II plus
Lieu de dépôt du document à venir
Accès aux sites de téléchargement des deux logicielsTéléchargement de Cabri II plus :
Le lien
vers le téléchargement
Téléchargement de Geogebra :
Le lien vers le
téléchargment
L'utilisation du modèle Cabri II plus pour visualiser les trajets des
ondes.Dans Cabri II Plus on utilise le curseur A pour faire évoluer le système. Le
point M et le point F sont mobiles. Le point D qui matérialise la station est
lui aussi mobile. On constate que les ondes P se réfléchissent sur la surface du Moho. Ces Ondes
parcourent donc plus de distance que les ondes directes et arrivent en retard à
la station sismique. Ce délai PmP - P matérialise la profondeur du Moho sous le point de projection
au sol du lieu de la réflexion (Rsol). Il faut donc calculer la distance épicentre - point Rsol pour avoir une idée
du lieu géographique où est mesurée la profondeur du Moho. L'utilisation du modèle Geogebra pour visualiser le trajet des ondes à venirCalcul de la profondeur du MohoIl reste à l'élève à utiliser la donnée "délai" P-PmP, la distance à l'épicentre
et la profondeur du séisme pour trouver la profondeur du moho sous le point Rsol,
projection verticale du lieu de réflexion des ondes PmP . En effet la précision du
déplacement des points dans les modèles n'est pas assez fine pour une lecture
directe.Utilisation d'une feuille de calcul Excel : Accès à la feuille de calcul
C'est la page de M Guy Sabatier qui permet de récupérer cette feuille de
calcul. L’élève reporte ses valeurs et obtient la profondeur du moho sous le point
Rsol ainsi que la distance épicentre - point Rsol.Il reste donc à tracer le cercle de rayon distance épicentre - Rsol centré sur
l'épicentre du séisme.Utilisation du site GPS VisualizerL'élève utilise de nouveau le calculateur et exporte au format .gpx le
résultat. accès au site :
Retour vers les
calculettes
Sur le site plusieurs modules sont disponibles. On utilise ici celui qui
permet de tracer des grands cercles. L’entrée dans QGIS des données et l’affichage du Moho : une illustration
vidéoLa vidéo ci-dessous illustre la fin de cet exercice avec la vérification de la
profondeur du Moho sous le point Rsol.Cette vidéo présente la création d’une couche vecteur de type ligne pour
matérialiser le point d’intersection entre le trajet Epicentre / OG14 et le
cercle Epi- centre Rsol. Une alternative est d’utiliser l’outil règle pour obtenir la ligne recherchée
à l'affichage sans créer la couche vecteur. ConclusionNous restons à votre disposition pour toutes les questions que vous souhaiteriez nous
poser. Nos adresses mal académiques sont disponibles dans l'entête de ce livret.