Chapitre 1 : La structure du globe terrestre Quelles sont les différences entre les croûtes continentales et océaniques ? I. Des contrastes importants entre continents et océans (Séance 01) A. Des reliefs contrastés La distribution des altitudes de la croûte terrestre est bimodale : l'altitude moyenne en milieu continental est de l'ordre de + 840 m, en milieu océanique elle est de - 3800 m. LA DISTRIBUTION BIMODALE DU RELIEF TERRESTRE Source : Belin 1ère Spé B. Des roches différentes La croûte océanique est constituée, de la surface vers la profondeur, de sédiments, de basaltes en coussins, de basaltes en filons, puis de gabbros. Les basaltes et les gabbros sont des roches magmatiques constituées de pyroxènes, d'olivines et de feldspaths plagioclases. Dans les gabbros, toute la roche est cristallisée et les minéraux sont visibles à l’œil nu (structure grenue). Dans les basaltes, on observe des minéraux non visibles à l’œil nu (microlites) et du verre (pâte non cristallisée). C’est une structure microlitique. Les roches continentales sont plus hétérogènes : on y observe des roches sédimentaires, des roches magmatiques, essentiellement de la famille des granites, et des roches métamorphiques. Les roches sédimentaires se forment dans l'eau, par accumulation puis compaction de sédiments d'origine détritique ou biologique, et/ou par précipitations d’éléments minéraux. Les roches métamorphiques résultent d'une transformation à l'état solide de roches, en raison de variations de pression et/ou de température. La densité du basalte et du gabbro est supérieure à celle du granite. LES DIFFÉRENCES GÉOLOGIQUES ENTRE CONTINENTS ET OCÉANS Source : Belin 1ère Spé Thématique 1 - La Terre, la vie et l’organisation du vivant - Chapitre 1 - La structure du globe terrestre 1/5 Quelles informations apportent les séismes sur la structure interne du globe ? II. L’apport des études sismologiques (Séance 02) A. Les séismes et ondes sismiques Un séisme résulte de la libération brutale d’énergie lors d’une rupture de roches soumises à des contraintes. Les ondes sismiques libérées se propagent à partir du foyer dans toutes les directions. On distingue plusieurs types d’ondes sismiques : - Les ondes P (premières) de compression, les plus rapides, se propagent dans les solides et les liquides. - Les ondes S (secondes) de cisaillement ne se propagent que dans les solides. - Les ondes de surface se propagent dans les couches superficielles et sont les plus destructrices. LES ONDES SISMIQUES Source : Belin 1ère Spé La vitesse de propagation des ondes sismiques dépend de la nature des roches traversées, de leur rigidité et de leur température. Les ondes sont réfléchies ou réfractées quand elles passent d’un milieu à un autre. La surface de contact entre les deux milieux est appelée discontinuité. Thématique 1 - La Terre, la vie et l’organisation du vivant - Chapitre 1 - La structure du globe terrestre 2/5 B. Les discontinuités profondes Les informations tirées du trajet et de la vitesse des ondes sismiques permettent de comprendre la structure interne de la Terre et de construire le modèle PREM (Preliminary Reference Earth Model). On distingue trois couches concentriques séparées par des discontinuités : la croûte, le manteau et le noyau. Le Moho est la discontinuité séparant la croûte du manteau. La croûte continentale est plus épaisse (30 km en moyenne) que la croûte océanique (7 km). Le manteau, composé de péridotites, ayant une densité plus importante que la croûte, cela explique l’augmentation brutale de vitesse des ondes P à la limite croûte-manteau. La discontinuité de Gutenberg à 2 900 km de profondeur sépare le manteau du noyau externe liquide. Ce changement de milieu explique la présence d’une zone d’ombre sismique pour les ondes P entre 11 500 et 14 500 km et la disparition des ondes S après 11 500 km. La discontinuité de Lehman est située à 5 100 km de profondeur entre le noyau externe liquide et le noyau interne solide. Source : Belin 1ère Spé LES DISCONTINUITÉS AU SEIN DU GLOBE TERRESTRE C. La lithosphère et l’asthénosphère L’étude de la vitesse des ondes sismiques en fonction de la profondeur montre une diminution des vitesses pour des profondeurs supérieures à 100 km, et sur une épaisseur d’environ 200 km : c’est la LVZ (Low Velocity Zone) ou zone de faible vitesse. Elle sépare deux milieux au comportement mécanique différent : - On appelle lithosphère l’ensemble rigide situé au-dessus de la LVZ formé par la croûte (continentale ou océanique) et la partie du manteau rigide (= manteau lithosphérique). Elle est de 100 de km en moyenne. Les études sismologiques montrent que la croûte continentale est plus épaisse que la croûte océanique. - L’asthénosphère est constituée des roches ductiles situées en dessous de la LVZ. Thématique 1 - La Terre, la vie et l’organisation du vivant - Chapitre 1 - La structure du globe terrestre 3/5 Que nous apprend l’étude thermique du globe ? III. L’apport des études thermiques (Séance 03) Les mesures de températures réalisées dans les mines ou les forages montre que la température de la Terre augmente avec la profondeur. C’est le gradient géothermique (30°C par km en moyenne). Deux modes de transfert de chaleur sont mis en évidence : - Des transferts par conduction : transferts de chaleur peu efficaces de proche en proche ayant lieu dans la lithosphère rigide. - Des transferts par convection : mécanismes efficaces de transfert thermique avec mouvement de matière (mouvement de convection) ayant lieu dans le manteau ou dans le noyau externe liquide. L’étude thermique du globe montre que la limite entre lithosphère et asthénosphère correspond à une température de 1 300°C, qui modifie le comportement des péridotites du manteau. La tomographie sismique permet d'identifier des variations localisées de température à l'intérieur du globe (anomalies thermiques), à partir des variations de vitesse des ondes sismiques par rapport au modèle PREM. Dans les zones de subduction, une anomalie thermique négative correspond à l’enfoncement de la lithosphère, plus froide, dans l’asthénosphère. Au niveau des zones volcaniques de point-chaud, il est possible de déceler une anomalie thermique positive à l’intérieur du manteau. Il s’agit d’un panache de matériel chaud provenant du manteau profond et remontant localement par convection thermique. Thématique 1 - La Terre, la vie et l’organisation du vivant - Chapitre 1 - La structure du globe terrestre 4/5 Source : Bordas 1ère Spé LA STRUCTURE DU GLOBE TERRESTRE Thématique 1 - La Terre, la vie et l’organisation du vivant - Chapitre 1 - La structure du globe terrestre 5/5
