Décrire la - georepere

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Chap1 LA STRUCTURE DE LA TERRE
Objectifs :
- Décrire la constitution interne de la Terre ;
- Inventorier et apprécier les méthodes d’investigation des profondeurs terrestres.
Document 1 : Un globe constitué d’enveloppes concentriques
Mots clés
Accrétion : accroissement de la croûte océanique par remontée et refroidissement de magma
dans les rifs. Le phénomène d’accrétion est à l’origine de l’expansion des océans.
Asthénosphère : couche visqueuse, animée de courants thermiques à l’intérieur du manteau,
de 100 à 800 km d’épaisseur.
Croûte terrestre : zone superficielle du globe terrestre, d’une épaisseur moyenne de 40 km
sous les continents et de 10 km sous les océans.
Lithosphère : couche externe du globe terrestre, rigide, constituée par la croûte et le manteau
supérieur et limitée vers l’intérieur par l’asthénosphère.
Manteau terrestre : partie du globe, intermédiaire entre la croûte et le noyau.
Noyau : partie centrale du globe terrestre.
Plaque lithosphérique : unité structurale rigide, d’environ 100 km d’épaisseur, qui constitue
avec d’autres unités semblables l’enveloppe externe de la Terre.
Subduction : phénomène par lequel une plaque plonge sous une autre.

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INTRODUCTION
La terre n’est pas un bloc de pierres uniforme. Elle est plutôt constituée de plusieurs couches
qui se superposent les unes sur les autres. D’épaisseur et de densité variable, ces couches sont
composées de matériaux différents et ont des propriétés tout aussi différentes.
Pour repérer ces couches, les sismologues utilisent les ondes sismiques, et une loi : Dès que la
vitesse d'une onde sismique change brutalement et de façon importante, c'est qu'il y a
changement de milieu, donc de couche. Cette méthode a permis, par exemple, de déterminer
l'état de la matière à des profondeurs que l'homme ne peut atteindre (manteau profond,
noyau).
Ces couches sont délimitées par des zones de transition appelées discontinuités, comme
la Discontinuité de Mohorovic, celle de Gutenberg, nommée d'après le sismologue Beno
Gutenberg, ou bien celle de Lehmann.
A- LES DIFFERENTES COUCHES DE LA TERRE
On distingue alors trois couches principales, qui peuvent se subdiviser à leur tour : l’écorce
terrestre, le manteau et le noyau.
Plus en détail, la coupe de la structure interne donne le schéma suivant :

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Structure détaillée.
(1) Croûte continentale solide essentiellement granitique, surmontée par endroits de roches
sédimentaires. Elle est plus épaisse que la croûte océanique (de 30 km à 100 km sous les
massifs montagneux). La croûte terrestre représente environ 1,5 % du volume de la Terre
solide, 4,4‰ de la masse terrestre et 6,5‰ de la masse silicatée de la Terre (la Terre sans le
noyau métallique)[réf. nécessaire]. Elle était anciennement appelée SIAL (silicium + aluminium).
(2) Croûte océanique solide essentiellement composée de roches basaltiques. Relativement
fine (environ 5 km). Elle est également appelée SIMA (silicium + magnésium).
(3) Zone de subduction, où une plaque s’enfonce parfois jusqu’à plusieurs centaines de
kilomètres dans le manteau.
(4) Manteau supérieur, qui est moins visqueux (plus « ductile ») que le manteau inférieur car
les contraintes physiques qui y règnent le rendent en partie plastique. Il est formé
essentiellement de roches telles que la péridotite (ses minéraux
sont : olivine,pyroxène, grenat).
(5) Éruptions sur des zones de volcanisme actif. Deux types de volcanismes sont représentés
ici, le plus profond des deux est dit « de point chaud ». Il s’agirait de volcans dont le magma
proviendrait des profondeurs du manteau proche de la limite avec le noyau liquide. Ces
volcans ne seraient donc pas liés aux plaques tectoniques et, ne suivant donc pas les
mouvements de l’écorce terrestre, ils seraient quasiment immobiles à la surface du globe, et
formeraient les archipels d'îles comme celui de Tahiti.
(6) Manteau inférieur aux propriétés d’un solide élastique aux échelles de temps inférieures à
l'année, plastique aux échelles de temps supérieurs au siècle. Le manteau terrestre, inférieur
comme supérieur, n’est pas liquide comme on pourrait le croire en regardant les coulées de

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lave de certaines éruptions volcaniques mais il est moins « rigide » que les autres couches.
Néanmoins, très grossièrement, sa viscosité est à celle de la glace d'eau, comme celle qui
s'écoule dans les glaciers, ce que la viscosité de la glace est à celle de l'eau. La raison
principale de l'état solide des matériaux mantelliques est que, quand on s'enfonce dans le
manteau, l'effet de pression, qui maintient l'état solide, augmente plus rapidement que l'effet
de température, qui provoque la fusion. En sens inverse, quand les matériaux mantelliques
remontent plus vite (et donc se dépressurisent) que ne le permet l'équilibre thermique par
diffusion de la chaleur transportée, par exemple par remontée adiabatique, le matériau peut
croiser son point de fusion commençante, et commencer à donner naissance à un magma dit
primaire ; ceci se produit à l'aplomb des dorsales à une profondeur d'environ 100 km
seulement. Le manteau terrestre total (supérieur + inférieur) représente 84 % du volume
terrestre.
(7) Panache de matière plus chaude qui, partant de la limite avec le noyau, fond partiellement
en arrivant près de la surface de la Terre et produit le volcanisme de point chaud.
(8) Noyau externe liquide essentiellement composé de fer à 80-85 %, plus environ 10-12 %
d'un élément léger non encore déterminé parmi le soufre, l'oxygène et le silicium, et enfin de
l'ordre de 5 % de nickel. Sa viscosité est estimée à de 1 à 100 fois celle de l’eau, sa
température moyenne atteint 4000°C et sa densité 10. Cette énorme quantité de métal en
fusion est brassée par convection, essentiellement de nature thermique (refroidissement
séculaire de la planète), et pour une plus faible partie de nature compositionnelle
(séparation, démixtion des phases). Ces mouvements interagissent avec les mouvements de la
planète, rotation quotidienne principalement, à plus longue échelle de temps, précession du
globe terrestre. La nature conductrice du fer permet le développement de courants électriques
variables qui donnent naissance à des champs magnétiques, lesquels renforcent ces courants,
créant ainsi un effet dynamo, en s’entretenant les uns les autres. Ainsi explique-t-on que le
noyau liquide est à l’origine du champ magnétique terrestre. La source d'énergie nécessaire à
l'entretien de cette dynamo réside très probablement dans la chaleur latente de cristallisation
de la graine.
(9) Noyau interne solide (également appelé « graine ») essentiellement métallique (alliage de
fer et de nickel principalement, en proportions environ 80 %-20 %) constitué par
cristallisation progressive du noyau externe. La pression, qui est de 3,5 millions de bars (350
GPa), le maintient dans un état solide malgré une température supérieure à 5000 °C et une
densité d’environ 13.
(10) Cellules de convection du manteau où la matière est en mouvement lent. Le manteau est
le siège de courants de convection qui transfèrent la majeure partie de l’énergie calorifique du
noyau de la Terre vers la surface. Ces courants provoquent la dérive des continents mais leurs
caractéristiques précises (vitesse, amplitude, localisation) sont encore mal connues.
(11) Lithosphère : elle est constituée de la croûte (plaques tectoniques) et d'une partie du
manteau supérieur. La limite inférieure de la lithosphère se trouve à une profondeur comprise
entre 100 et 200 kilomètres, à la limite où les péridotites approchent de leur point de fusion.
On trouve parfois à la base de la lithosphère (certains géologues l’y incluent) une zone
appelée LVZ (pour « Low Velocity Zone ») où on constate une diminution de la vitesse et une
atténuation marquée des ondes sismiques P et S. Ce phénomène est dû à la fusion partielle des
péridotites qui entraîne une plus grande fluidité. La LVZ n’est généralement pas présente sous
les racines des massifs montagneux de la croûte continentale.
(12) Asthénosphère : c’est la zone en dessous de la lithosphère