CHAP7.-Structure-interne-du-globe

CHAP 7 : STRUCTURE DU GLOBE
7.1 Les apports des données sismiques
La structure interne du globe est difficile à aborder par des méthodes d’observations
directes. En effet, à part le forage le plus profond du Monde situé sur la péninsule de Kola à
l’ouest de Mourmansk (12261m / t°c=200°C / Roches atteintes vieilles de 2,8 Ga), aucune
approche n'est possible des structures profondes du globe.
La compréhension de sa structure repose donc sur des méthodes d’explorations indirectes
comme l’étude de la propagation des ondes sismiques à travers les couches internes du
globe.
7.1.1 L’apport des séismes lointains
Un séisme correspond à la rupture d’un bloc de roche soumis à des tensions qui
s'accumulent pendant des années, voire des siècles, dans les zones de l'écorce terrestre
subissant des contraintes tectoniques.
L'énergie accumulée pendant toute la période de déformation élastique des roches est alors
brutalement libérée au foyer (hypocentre) du séisme.
Elle est transportée sur de très grandes distances par les vibrations ou ondes sismiques
émises dans toutes les directions à partir du foyer.
Les sismographes disposés « un peu partout» à la surface du globe enregistrent le passage
de ces ondes.
Ces appareils très sensibles permettent d'analyser les mouvements du sol dans les
différentes directions et de chronométrer les temps d'arrivée des trains d'ondes successifs
qui sont habituellement observés.
Trois groupes de vibrations décalées dans le temps se succèdent, avec des caractéristiques
vibratoires différentes.
Différents types d’ondes
 Ondes P : (Premières) les plus rapides, sont des ondes longitudinales de
compression-dilatation qui se propagent dans les solides et dans les
fluides
 Ondes S : (secondes) plus lentes, sont des ondes transversales de
cisaillement qui ne peuvent se propager que dans les solides
 Ondes L : (ondes de surface) les moins rapides mais les plus destructrices,
sont à l'origine de mouvements très complexes du sol. Par ailleurs, Si les
ondes L de surface ne se propagent que dans les couches superficielles du
globe, les ondes P et S en revanche traversent le globe terrestre et leur
étude fournit des renseignements sur la structure interne de notre
planète.
 TP courbes VP-VS en fonction de la profondeur
Suite à l’étude du graphique, on remarque 2 anomalies nettes et distinctes en ce qui
concerne les vitesses de propagation des ondes sismiques. Une située aux environs de 2900
km de profondeur et l’autre autour de 5100 km. On remarque également mais moins
distinctement une baisse de la vitesse de propagation des ondes P et S vers -70 km.
Ces variations de la vitesse de propagation des ondes correspondent à des changements de
structures au niveau des roches et sont appelées discontinuités.

 Étude du document II.1
Pour des séismes situés entre 800
et 11000 km (105°) de l’épicentre, on observe
une réception banale d’ondes P et S directes.
De 11500 à 14500 km (143°), Il existe une
zone d’ombre sismique "anneau du silence" qui
correspond à une absence de réception d'ondes
directes P et S. Au-delà de cette zone d'ombre,
les ondes réapparaissent mais plus lentes.
Cette absence de réception d'onde est due à un
changement de structure entre le Manteau et
le noyau externe (K: kern = noyau) et
correspond à la discontinuité de
GUTENBERG
Une autre discontinuité est mise en évidence par les ondes PKIKP; c'est la discontinuité de
LEHMANN. Elle sépare le noyau externe du noyau interne (densité plus élevée)
7.1.2 L’apport des séismes proches
 Étude du document II.2
Jusqu'à 200 km de l'épicentre, l'enregistrement des ondes est banal; la station reçoit des ondes P et
S à faible vitesse nommées Pg et Sg.
Au-delà de 200 km de distance, la réception est plus complexe puisqu'on reçoit deux types d'ondes P
(Pg et Pn) Pn étant des ondes P réfractées sur une couche située entre la croûte et le manteau et qui
ont circulé à la surface supérieure du manteau. Cette discontinuité a été mise en évidence par
MOHOROVICIC en 1909 lors d'un séisme en Croatie (MOHO)
Doc. II.1
Doc II.2

De plus les vitesses de propagation des ondes dans la croûte présentent des disparités.
 De 6,4 à 6,9 km/s dans la croûte océanique correspond à une roche plus dense;
le Basalte.
 De 5,6 à 5,8 km/s dans la croûte continentale correspond à une roche moins
dense; le Granite.
Croûte océanique et croûte continentale se juxtapose au niveau des marges stables (voir Doc.II.3).
Des études plus détaillées ont mis en évidence une faible diminution de la vitesse des ondes P et S
vers 100 km de profondeur. Cette zone à faible vitesse appelée LVZ (Low Velocity Zone) s'étend
en fait de 100 à 230 km de profondeur et correspond à une fusion très partielle (1%) du manteau
supérieur; Elle permet de définir une nouvelle zone moins rigide séparant la lithosphère (croûte +
partie superficielle du manteau) de la mésosphère (voir Doc. II 4)
Doc. II 4
Doc. II 3