La Terre

Croûte océanique : 55% de la surface terrestre
Croûte continentale : 45% de la surface terrestre
Or qu’apprend t’on en géographie sur la surface des terres
émergées???
Le plateau continental
Pourquoi l’épaisseur de la CC varie?
Pourquoi est elle toujours plus épaisse que la CO?
Pourquoi la correction de Bouguer au voisinage des montagnes
est elle trop forte alors que la valeur de la pesanteur est influencée
par la présence d’une montagne???
En 1850 Airy et Pratt constatent que tout se passe comme si
à une certaine profondeur dans le globe terrestre les masses
s’équilibrent, comme si le principe d’Archimède fonctionnait
à une certaine échelle
‡
Le terme « isostasie » (du grec isos, égal, et stasis, arrêt) traduit
l'état d'équilibre des roches de la croûte terrestre par rapport
au manteau sous-jacent. Ce phénomène implique que, au-dessus
d'une certaine profondeur, appelée niveau de compensation,
la masse des roches crustales superficielles est partout la même
quelle que soit l'altitude des reliefs. En dessous du niveau de
compensation, il n'y a pas de variations significatives de densité.
LA NOTION DE RACINE
SOUS UNE MONTAGNE
Calcul d’Isostasie
h
D=2,7
40 km
x
y
100 km
Niveau de compensation
D=3,4
l'Isostasie : application à une chaîne de montagne
Colonne de référence 1:
1 = 40 kmx 2,7 + 60 kmx 3,4
Calcul d’Isostasie
Colonne avec relief et racine 2:
2 = h x 2,7 + 40 km x 2,7 + X x 2,7 +Y x 3,4
h
D=2,7
Puisque compensation 1 = 2;
par ailleurs X+Y = 60 km, et donc Y= 60 - X
40 km
x
y
100 km
Niveau de compensation
D=3,4
X x 2,7 + (60 - X) x 3,4 = 40 x 2,7 + 60 x 3,4 5 x 2,7
- 40 x 2,7
X x 2,7 + 60 x 3,4 - X x 3,4 = 60 x 3,4 - h x 2,7
X= -(h x 2,7) / (2,7 - 3,4)
soit par exemple 22,5 km de racine pour un
relief de 5 km
(nous avons vu en étudiant la structure de la Terre que ces densités correspondent
respectivement à la densité moyenne de la croute terrestre et à la densité moyenne du
manteau supérieur)
Déséquilibres isostatiques et réajustements isostatiques
dus à la formation puis à l’érosion d’une chaîne de
montagne
Le phénomène se passe à l’échelle de la lithosphère
a
situation normale
b
chaîne de montagne
C érosio
d
L’orogenèse :
Un équilibre se crée à l’échelle de la
lithosphère par l’apparition d’une racine
puis
L’érosion enlève du poids donc on se trouve en
déséquilibre isostatique suivi d’un
réajustement progressif
Création d’une gorge par réajustement isostatiq
Equilibre - déséquilibre et réajustement isostatiques
Exemple de la Scandinavie
(perceptible à l’échelle humaine)
Déchargée du poids des glaciers la
Scandinavie s’est relevée 9 mm par
an au cours du siècle dernier
Elle subit un réajustement
isostatique
La carte du géoide : écarts
positifs en teintes orangérouge et écarts négatifs en
teintes vert-brun par rapport à
un ellipsoide d’aplatissement
1/298,257.
L’isostasie est le principe d’Archimède appliqué à des solides
plastiques nécessitant des temps très long pour réagir et se stabiliser.
C’est cette répartition anormale des masses tendant à se rééquilibrer
qui est à l’origine d’anomalies gravimétriques locales généralement
dues à des remontées du manteau.
Par exemple sous la Scandinavie il y a une
anomalie négative de -25 à -50 mGal centrée sur le Golfe de Botnie
Partie A : STRUCTURE DE LA TERRE
1.La géosphère
2.L’hydrosphère
2. L’Hydrosphère
2.1. Le volume d’eau
2.2. Le cycle de l’eau
2.3. Les océans
2.3.1. Caractéristiques générales
2.3.2. Circulations océaniques
2. 4. L’eau continentale
2.1. Le volume d’eau
Eau Terrestre (2173 106 km3)
Eau du manteau (150 106 km3), de la croûte (243 106 km3)
et de l'hydrosphère (1380 106 km3)
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Volume total de l’Hydrosphère: 1380 106 Km3
Réservoirs:
en 106 km3
% du volume
Océans:
1340
97,1 %
Glaces:
24
1,74 %
Eaux souterraines: 16
1,16 %
Eaux de surface:
0,18
0,013%
Atmosphère:
0,013
0,009%
Sol + eau biologique: 0,0017
0,0001%
2.2. Le cycle de l’eau et les matières
transportées par l’eau
Atmosphère: 0,009 %
Transport
Condensation
Evaporation
Ruissellement
Océan: 97 %
Lacs et Rivières: 0,013 %
Eaux souterraines: 1,16 %
Banquise,
Glaciers,: 1,74 %
2.3. Les océans
2.3.1. Caractéristiques générales
Surface: 363.106 km2 (à vérifier)
Profondeur moyenne: 3800 m
Contenance: 1340.106 km3
Caractéristiques physiques de l’eau des océans
a.Salinité
b.Température
c.Densité
a. Salinité: 33 à 38 g/l, 35 g/l en moyenne générale
NOM
Mer Baltique
Océan Antarctique
Océan Pacifique
Océan Indien
Océan Atlantique
Mer Méditerranée
Mer Rouge
SALINITE G/L
07,00
34,70
35,00
36,50
36,50
38,50
39
Au fait!!!! Pourquoi l’eau de mer est salée?
Pourquoi la quantité de sel est
en moyenne constante pour une mer donnée?
Pourquoi ces différences entre les mers?
b. La température
L'océan est plus chaud que l'air en
moyenne (annuelle) mis à part dans les
régions glaciaires.
les écarts de température sont en
général assez faibles (environ 0,80°C
aux tropiques)
Moyenne annuelle de la température de la surface de l'océan (en °C)
‡
La température des océans est le résultat de facteurs antagonistes :
Quelques composantes :
Echauffement :
- apport des radiations solaires
- condensation de la vapeur d'eau
‡
(Remarque : Il faut de l'énergie pour former la vapeur d'eau (réaction
endothermique donc à l'inverse la condensation est exothermique !)
Refroidissement :
- absence de radiations solaires
- formation de vapeur d’eau
le rayonnement solaire n'est pas le même en tous points du globe et à tout
moment de l'année.
‡
La thermocline est une couche de transition
thermique rapide entre les eaux
superficielles et les eaux profondes.
‡
Dans les mers et océans, presque tous les rayons
du soleil frappant la surface sont absorbés par la
couche d'eau superficielle qui se réchauffe alors.
Le vent et les vagues font circuler cette eau,
distribuant la chaleur de manière à peu près
uniforme sur les premières dizaines de mètres de
profondeur.
Au-dessous de cette couche, la temperature
chute très rapidement, d'environ 20°C.
‡
‡
‡
‡
‡Où
C'est la fine couche de transition entre les deux
que l'on appelle thermocline.
Sous la thermocline, la temperature continue de
chuter avec la profondeur mais de manière
beaucoup moins prononcée.
Dans les océans, 90% de l'eau se situe audessous de cette thermocline à une température
comprise entre 0 et 3°C.
pouvez vous observer une mini thermocline?
Profondeur de la thermocline?
Variable
Exemple de l’océan Pacifique tropical : la
thermocline est en dessous de l’isotherme 20°C
Le long de l’Equateur cet isotherme est à :
50 m d e profondeur pour le Pacifique E
150 m de profondeur pour le Pacifique W
c. La densité
‡
La densité
C'est, en physique pure, le rapport de la masse d'un
volume d'une substance à la masse du même volume
d'eau distillée à 4°C et pression atmosphérique
normale (1013 hPa).
La densité des eaux de mer
dépend de leur température
et de leur salinité. Plus une
eau est froide et salée plus
elle est dense
2.3.2. La circulation des eaux océaniques
L'océan et l'atmosphère forment un système couplé: la circulation des eaux
océaniques, en surface, est souvent liée aux phénomènes météorologiques
(vents, différences de pression.). Les mouvements en profondeur sont liés à
la densité des eaux
2.3.2.1. La stratification des eaux océaniques : mouvements verticaux
‡
Les eaux de mer se répartissent verticalement en fonction de
leurs densités respectives, des moins denses en surface vers
les plus denses au fond.
‡
‡Ces
A gauche stockage de la
chaleur en été.
A droite, après le largage
de la chaleur, les eaux
deviennent froides et plus
denses (en bleu clair) et
plongent puis elles sont
remplacées par les eaux
plus profondes plus
chaudes et moins denses
(en bleu foncé)
mouvements dépendent des échanges entre l'océan et
l'atmosphère en surface. Quand il fait chaud, la température de l'eau
augmente, elle devient donc moins dense, mais il se produit aussi une
intense évaporation, donc elle devient plus salée et plus dense. c'est un
équilibre entre deux actions contradictoires qui va déterminer la
densité de l'eau et donc les mouvements verticaux qui lui permettent de
se placer à la profondeur qui lui correspond.
Exemple de l’océan Atlantique :
« Stratigraphie » des eaux océaniques
et circulation horizontale des différentes strates
Dans l’océan Atlantique
2.3.2.2. Mouvements horizontaux
Les différentes « strates » se déplacent horizontalement les
unes par rapport aux autres
2.3.2.2. Mouvements horizontaux des strates superficielles
LA VARIATION DU NIVEAU DES MERS
par rapport à quoi?
La mesure d'une hauteur du niveau de la mer pose
immédiatement le problème d'un point de référence, c'est-àdire un point qu'on suppose fixe et qui sert d'origine pour les
mesures.
Plusieurs systèmes de ce type coexistent
En France, l'Institut géographique national utilise entre autres
un réseau géodésique (ensemble de points de coordonnées
connues) couvrant le territoire du pays, dont l'origine d'altitude
est déterminée par un marégraphe situé à Marseille : définir le
niveau de la mer à un autre endroit, visible depuis la terre ferme, peut
ensuite se faire par nivellement.
En haute mer, une définition moderne fait appel à un géoïde de
référence, une surface couvrant le globe de telle façon que la
gravité terrestre lui soit toujours perpendiculaire en tout point.
En réalité, les différences de
- pression,
- de température,
- de salinité
- et les courants marins
font que même sur une moyenne à long
terme : à l'échelle du globe, le niveau de
la mer n'est pas constant et les variations
atteignent
± 2 m par rapport au géoïde de référence.
Le niveau de l'océan Pacifique à un bout du canal de
Panama est par exemple 20 cm plus élevé que celui de
l'océan Atlantique à l'autre bout.
„
CAUSES DU VARIATION DU NIVEAU
DES MERS
Cause journalière de la variation du niveau
de la mer :
La marée est la variation du niveau de la
mer due à l‘attraction gravitationnelle de la
Lune et du Soleil sur la géosphère et
l’hydrosphère. Ces mouvements
produisent des variations de hauteur
d'eau.
„
Variation du niveau des mers et du climat depuis 28 000 ans et
quelques conséquences géographiques en Europe
variations du niveau de la mer sur les 30 000 dernières années et ses
implications sur la géographie (principalement européenne).
Evolution du niveau
marin depuis le
Précambrien : 2 cycles
de premier ordre
(pointillé) et 13 cycles
de 2ème ordre (traits
plein) d’après Vail,
Mitchum et Thompson
1977)
2. 4. L’eau continentale
Introduction : l’eau “douce”
2.4.1. la porosité
2.4.2. la perméabilité
2.4.3. Les réservoirs souterrains
Notion de nappe aquifère
2.4.4. L’eau potable
Le cycle de l’eau douce
Atmosphère: 0,009 %
Transport
Condensation
Evaporation
Ruissellement
Océan: 97 %
Lacs et Rivières: 0,013 %
Eaux souterraines: 1,16 %
Banquise,
Glaciers,: 1,74 %
2.4.1. La porosité
Définition de la porosité d’un échantillon :
n = Vvides /Vtotalx 100 (%)
Deux grandes familles de discontinuités composent la porosité :
les pores et les fissures.
limite entre pores et fissures :
largeur/longueur = 10-1 (Sprunt et Brace, 1974).
Porosité totale = Porosité ouverte + Porosité fermée
Poro ouverte : poro connectée; poro fermée : poro non connectée •
1.Pourquoi y a-t-il de l’eau douce et de l’eau salée?
2. Origine des sels?
3. Pourquoi la teneur moyenne en sels est constante
dans les mers et les océans?
4. Pourquoi les mers intérieures sont plus salées?
Pourquoi flottez vous mieux
sur l’eau d’une mer intérieure comme la Mer Morte
que sur l’eau du lac du Salagou??
2. 4. L’eau continentale
Introduction : l’eau “douce”
2.4.1. la porosité
2.4.2. la perméabilité
2.4.3. Les réservoirs souterrains
Notion de nappe aquifère
2.4.4. L’eau potable
2.4.2. La perméabilité :
aptitude d’une roche à se laisser traverser par l’eau
a. Perméabibité des milieu poreux :
exemple les sables du bassin parisien
Nappe aquifère : ensemble de l’eau présente dans la
zone saturée en eau dont toutes les parties sont en liaison
hydraulique
Surface piézométrique : surface dont les points ont la même
charge hydraulique et/ou une hauteur d’eau identique
b. Le milieu fissuré
Ex : le granite des Cévennes
c. Le milieu karstique :
(notion de périmètre de protection)
Ex : Le réseau karstique de la fontaine de Nîmes
La source du Lez
(alimentation en eau de
la ville de Montpellier)