Localisation du Moho

Localisation du Moho
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Les 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.

Figure 7. Le parc de l'iFé entre deux ateliers
La vue du Jardin depuis la mezzanine d'@CCES

Figure 7. Le parc de l'iFé entre deux ateliers
La vue du Jardin depuis la mezzanine d'@CCES

La démarche

Voici comment nous allons aborder la localisation du Moho

Formulation

comment 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 image

L’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.

Figure 8. Le sismogramme annoté
Le logiciel permet de placer les guides correspondant aux temps d'arrivée des Ondes.

Figure 8. Le sismogramme annoté
Le logiciel permet de placer les guides correspondant aux temps d'arrivée des Ondes.

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 logiciels

Téléchargement 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.

Figure 9. Un aperçu du modèle.
Cabri II et ses possibilités d'affichage.

Figure 9. Un aperçu du modèle.
Cabri II et ses possibilités d'affichage.

L'utilisation du modèle Geogebra pour visualiser le trajet des ondes

à venir

Calcul de la profondeur du Moho

Il 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 Visualizer

L'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.

Figure 10. L'image ci-dessous illustre le module à utiliser
On obtient les coordonnées du cercle.

Figure 10. L'image ci-dessous illustre le module à utiliser
On obtient les coordonnées du cercle.

L’entrée dans QGIS des données et l’affichage du Moho : une illustration vidéo

La vidéo ci-dessous illustre la fin de cet exercice avec la vérification de la profondeur du Moho sous le point Rsol.

Figure 11. Vers l'affichage du moho et la vérification de la pertinence de la mesure
Accès à la vidéo pour la visualisation dans le format **pdf**

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.