Profondeur du Moho avec logiciels SeisGram2K5 et Hodo

[Xenthys]

Bonjour à tous,

Je vous expose mon problème. Je dois réaliser un panneau pour la semaine sismologie qui a été instaurée cette année. Pour cela et en suivant les conseils de mon prof, je vais, entre autres, chercher à déterminer la profondeur du Moho avec le logiciel Hodochrone. J'ai déterminé à l'aide du logiciel SeisGram2K5 les vitesses des ondes P et S et la différence de temps entre l'arrivée des ondes P et des ondes S. Sachant la distance de l'épicentre du séisme au sismomètre, j'ai fait varier la profondeur du Moho jusqu'à faire coïncider la différence de temps avec la distance voulue. La profondeur de Moho trouvée est de 13,5 km. Or je sais que le Moho se situe à environ 50 km sous les continents (croûte continentale) et à 10 km sous les océans (croûte océanique). Mais j'ai du mal à comprendre exactement ce que signifie mon résultat sachant que le séisme a eu lieu au Portugal qui est pourtant bien sur le continent, bien que le résultat porte à croire qu'il s'agit d'une croûte océanique. Est-ce moi qui ai mal compris ce qu'étaient ces croûtes et à quoi elles correspondaient ou bien j'ai faux quelque part?

Merci d'avance
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[bratisla]

Bonjour,

j'avoue ne pas maîtriser ces outils, ni avoir vraiment compris votre procédure, je vais donc comme tout forumeur parler à côté de la plaque
Ceci étant, la profondeur de 15 kilomètres que vous déterminez me semble furieusement proche d'une profondeur de seisme. Vous avez regardé les premières arrivées de P et S pour faire ce calcul ?

[Xenthys]

Pas la peine de me vouvoyer, j'ai 12 ans de moins que toi . Quant au résultat, je vais essayer de m'expliquer plus clairement.
Grâce au logiciel SeisGram2K, on obtient ça (2ème image):

En plaçant l'arrivée des ondes P et des ondes S avec une barre horizontale on sait quelle est la différence de temps entre les deux et, en plus calculer leur vitesse (car je sais à quelle heure le séisme a commencé et à quelle heure les ondes arrivent, et, en plus, je sais la distance qui sépare l'épicentre du sismomètre grâce à Google Earth, donc vitesse=distance/temps).
Ce qui nous permet de passer à l'étape suivante, la profondeur du Moho:
Avec le logiciel Hodochrone (on s'intéresse à un séisme local )
.
Comme tu peux le constater, il y a plusieurs paramètres variables donc la vitese à la base etc ... Ne sachant pas trop quelles sont ces vitesses, je les ai laissées par défaut et j'ai juste fait varier la profondeur du Moho pour me retrouver avec le temps voulu (9,5 s qui est égal à Ts-Tp) sur la distance voulue (72km entre l'épicentre, Alentejo portugais, et le sismomètre, à Lisbonne). Et j'ai trouvé une profondeur de 13,5 km qui correspondent ... à quelque chose que je dois comprendre .

Voilà

[Xenthys]

Bon, j'ai eu un problème avec les liens: le premier est http://http://alomax.free.fr/seisgram/SeisGram2K.html (deuxième image, 3 components)
Et le deuxième http://www.ac-nice.fr/svt/aster/data...hodochrone.htm 8sésiem proche pour faire varier les paramètres).

[A voir en vidéo sur Futura]

[Xenthys]

En fait, la question que je me pose est simple: la croûte océanique peut-elle se trouver sur un continent si la profondeur du Moho est de 13,5 km sous ce continent?

[bratisla]

Désolé pour le retard à la réponse, bébé a beaucoup demandé son papa ce week-end ...

Le premier lien me fait un 404, le deuxième je vois, donc je vais m'appuyer sur le deuxième pour tenter désespérément de répondre (et je vouvoie si je veux d'abord)
Pour les besoins de mon exposé, et pour justifier comment fonctionne Hodochrone, je vais m'appuyer sur un modèle simple de Terre : une couche superficielle, le Moho, et une couche inférieure plus rapide.
Pour les P comme pour les S (je m'assoie sur les détails), entre le seisme et l'observateur, on peut avoir trois types d'ondes :
- les arrivées directes
- les arrivées réfléchies si on est assez près
- les arrivées réfractées si on est assez loin
Pour ces trois arrivées, on a forcément l'arrivée directe avant l'arrivée réfléchie sur le Moho (en faisant un dessin, on comprend de suite que la réfléchie doit faire plus de chemin)

Entre l'onde directe et l'onde réfractée, par contre, c'est comme la départementale vs l'autoroute : la départementale sera plus rapide pour les trajets courts, et l'autoroute pour les trajets longs même en faisant le détour. Sur hodochrone, on voit deux branches : la première est la branche des premières arrivées qui sont les arrivées directes, la deuxième est la branche des arrivées réfractées (moins pentue parce que la vitesse des ondes au Moho est plus grande). Je renvoie aux tutoriels et cours sur la sismique réfraction, qui mettent tout cela en musique mieux que ce que je pourrais faire (essentiellement parce que je préfère faire des dessins sur le terrain )

Bon, on va où avec tout ça ?
premier point : avec la seule mesure de Tp-Ts, on ne sait pas si on a mesure un temps d'arrivée directe, ou un temps d'arrivée réfractée. Dans le premier cas, on n'a pas vu le Moho, dans le second on a "vu" le Moho mais on ne sait pas trop quelle distance on a parcouru ; et dans les deux cas on ne sait pas quelles vitesses sont mises en oeuvre.
Alors :
- soit tu connais exactement les vitesses mises en jeu, et tu peux tenter la manipulation que tu as faite, vu que le seul paramètre restant est la profondeur du Moho.
- soit tu ne connais pas les vitesses dans la croûte et dans le manteau, et dans ce cas tu es condamné à faire une analyse de sismique réfraction complète : prendre différentes stations, calculer leur distance à l'épicentre, pointer les arrivées P et S, reporter sur un graphe, regarder où se trouve le point d'inflexion, et tout déduire

Le truc, c'est que, si on est dans le cas "première arrivée = arrivée directe", ça fait ts - tp = d*(1/vs - 1/vp) = 9,2 s
soit (1/vs-1/vp)=0.13 s/km
si on prend vp=4,5 km/s et vs=2,5 km/s , on obtient comme ratio 0.17 ...
Donc je ne saurais te dire à quoi correspond ta profondeur de 13 km, vu la méthode que tu utilises. Désolé

Pour ta question "peut-il y avoir de la croûte océanique sur un continent", la réponse est oui et s'appelle occlusion (on en voit dans les Alpes, non ?) . Mais on est trèèèèèès loin du cas du Portugal
Sinon, possibilité : le séisme a eu lieu en pleine mer, et a été enregistré à terre.

[Xenthys]

Merci pour ta réponse. J'ai déjà rendu mon travail mais ça n'empêche pas de te répondre . Je connaissais effectivement les vitesses mises en jeu avec le logiciel que tu n'es pas parvenu à voir car on pouvait avoir le temps d'arrivée des ondes P, le temps d'arrivée des ondes S et le temps de départ du séisme. En faisant des soustractions, j'ai réussi à trouver que la vitesse des ondes P était de 6,0 km/s et que la vitesse des ondes S était de 3,1 km/s. En revanche, je t'avoue mon ignorance de la vitesse des ondes à la base de la croûte, j'ai dû les laisser par défaut. En ajustant le Moho, j'ai ensuite trouvé 13,2 km que j'ai expliqué de la façon suivante (en mettant de côté l'idée que Sines pouvait être sur une croûte océanique ce qui me paraît assez invraisemblable: tu parles d'occlusion et j'avais lu un truc sur un phénomène appelé obduction qui me paraît très éloigné de la situation géologique de l'endroit): Sines se trouve à 3 km de la croûte océanique qui est donc sur l'océan et 10 km en dessous (donc juste sous la croûte océanique) se trouvait le Moho, ce qui pouvait expliquer cette profondeur de 13 km. J'ai soumi mon hypothèse au prof de biologie qui a trouvé ces résultats et l'interprétation intéressants et pertinents mais tu dois être un spécialiste en la matière donc tu sauras peut-être mieux valider ou infirmer cette hypothèse. Tu fais appel à des méthodes assez compliquées que je ne maîtrises pas (je ne suis qu'un pauvre 1ºS démuni face à ces méthodes de fac ).
Quand à la distance entre le séisme et l'observateur pour répondre à ta question, elle est de 72 km comme évoqué plus haut et le sismomètre est vraiment au Portugal aussi donc on peut considérer ça plutôt "proche", je pense, à l'échelle géologique.
En tout cas, merci beaucoup pour ton aide. Si tu as des commentaires, ils sont tout à fait bienvenus parce que j'aime bien connaître les choses à fond

[Yves2]

Pour ta question "peut-il y avoir de la croûte océanique sur un continent", la réponse est oui et s'appelle occlusion (on en voit dans les Alpes, non ?) .

Obduction pas occlusion (qui est une interruption du transit intestinal )... Et oui, visible dans les Alpes.

Y.

[bratisla]

Obduction pas occlusion (qui est une interruption du transit intestinal )... Et oui, visible dans les Alpes.

Y.

C'est pas ma faute, c'est la faute aux problèmes intestinaux de mon fiston

*ahem*

J'aurais besoin de réponses à quelques questions, pour bien comprendre ce dont le posteur initial parle :

1) le seisme évoqué est bien celui au sud-ouest de Sines, Portugal, ayant eu lieu le 31 juillet 2006 ?
http://www.igidl.ul.pt/bol_sismicos/...DmZNGTflwuHO-A

2) est-ce que seule la première arrivée des ondes a été pointée, ou est-ce que d'autres ondes ont été repérées ?

3) il est possible de redonner le premier lien, de telle sorte qu'il marche et que je puisse voir les données ?

Ensuite, mon avis personnel sur la méthodologie :
- quitte à utiliser seisgram, autant faire un modèle simplifié : prendre une vitesse uniforme pour la croûte, et une vitesse uniforme pour le sub-Moho.
- la vitesse d'onde P que tu as calculé est une vitesse typique de croûte. Comme je l'expliquais plus haut, c'est donc vraisemblablement une arrivée d'onde directe, qui n'a jamais vu le Moho ; et selon le principe "on ne peut connaître ce qu'on n'a pas visité, sauf quand on est politicien", on ne peut pas retirer d'informations sur le Moho si l'onde n'est pas descendue assez bas. Je peux me tromper, ceci étant - comme je n'arrive pas à voir le premier lien donné, je parle un peu dans le vide

Enfin, un article sur la structure de la région, avec des tirs sismiques ; bon, ça donne une réponse et c'est antipédagogique, mais au moins ça permet de se raccrocher à des mesures indépendantes ...
Attention, c'est fouillis : http://www.sciencedirect.com/science...0eee2d8e6e0334

[Xenthys]

Et tu avais parfaitement raison. Après avoir réalisé et affiché mon panneau, mon prof de géologie a demandé a un spécialiste ce qu'il pensait de la méthode et, outre le fait que je n'avais mesuré que les ondes directes (qui ne tenaient donc pas compte d'une possible réfraction ou réflexion sur le Moho), la méthode n'est pas fiable car il lui manque toute sorte de paramètres. Pour résumer, c'est une affaire beaucoup plus compliquée et, en essayant de simplifier, j'avais faussé l'analyse.
Quant au séisme, c'est celui du 27 mars 2008, je ne sais pas trop comment t'envoyer les résultats parce qu'ils ne sont plus disponibles sur le site où je les ai pris. Et le deuxième site le voici http://alomax.free.fr/seisgram/SeisGram2K.html.
Merci beaucoup pour ton aide et aussi pour ton acharnement à percer l'obscurité de mon ignorance.

[bratisla]

Si tu veux quand même continuer sur cette voie, c'est possible : mesure la profondeur du Moho par sismologie passive est très faisable (je crois que je pourrais même le tenter avec uniquement du bruit sismologique - mais j'ai toujours eu un ego surdéveloppé )
- Déjà, avec ta station , tu as une idée de la vitesse des ondes dans la croûte terrestre (3 et 6 km/s). Sur seis2gram, tu peux donc configurer Vp (croûte) et Vs croûte.
- on va supposer que la croûte est homogène : c'est hardcore, mais c'est usuel en physique. Donc Vp et Vs à la base de la croûte sont connues
- Il "suffit" de trouver deux stations plus lointaines mais pas trop : la première arrivée sera une arrivée d'onde réfractée par le Moho. On aura alors :
d1 (distance à l'épicentre), tp1, ts1
d2, tp2,ts2
en faisant un calcul simple de vitesse "entre" d1 et d2, on aura Vp et Vs dans le Moho.
Ne reste alors qu'un paramètre à ajuster : la profondeur du Moho, pour faire passer les courbes sur seis2gram par les points (x=d,y=tp ou ts), et c'est gagné !

... le plus dur, c'est de trouver un réseau régional assez dense dans une zone pas trop torturée. Je te conseillerais plutôt de regarder du côté de la Californie, qui a un sacré réseau facilement accessible par le Net et une densité de seismes assez élevée - la zone est un peu compliquée géologiquement, mais beaucoup moins que les autres exemples qui me viennent à l'esprit. Ou alors tente ta chance sur le même seisme du Portugal, mais je n'ai aucune idée du réseau en place.
Je vais me creuser la tête pour voir si d'autres régions pourraient être intéressantes. J'ai tendance à répondre facilement "Californie", mais peut-être il y a mieux ...