Le fonctionnement global de la Terre

1!
La structure du globe et son exploration!1!
Schéma récapitulatif général!
L1_STU_!
La structure du globe et son exploration!2!
Différenciation mecanique de la Terre!
a) Lithosphère": de 0 à ! 150 km de profondeur!
!Les vitesses augmentent!
!! milieu rigide!
!! croûte + partie très supérieure du manteau!
!
b) Asthénosphère": de ! 150 km à 670 km de profondeur!
!zone de faible vitesse sismique": entre 150 et 250 km!
!! LVZ (Low Velocity Zone)!
!! milieu de faible rigidité (mouvement des plaques)!
!Au delà de la LVZ les vitesses augmentent jusquʼà 670 km!
!! milieu plus rigide mais ductile!
!
c) Mésosphère = manteau inférieur!
!les vitesses augmentent encore!
!! milieu encore plus rigide!
!
d) Noyeau liquide!
!
e) Graine!
!
La structure du globe et son exploration!3!
Différenciation chimique de la Terre!
"a) Croûte":!
!-!peu épaisse : < 2 % du volume!
!-!matériaux rigides peu denses (2,6 à 2,9):!
! !- croûte continentale": composition moyenne": granite,!
! !- croûte océanique": composition moyenne": basalte.!
--------------------------- ! MOHO --------------------- !!
b) Manteau":!
!-!très volumineux : profondeur 2900 km, 81 % du volume!
!-!matériaux denses (3,5 max.):!
! !- moins riche en silice que la croûte,!
! !- minéraux typiques": olivines, pyroxènes!
-------------------------- GUTEMBERG !--------------------- !!
c) Noyau":!
!-!17 % du volume!
!-!matériaux très denses (!12):!
! !- alliage Fe + (Ni).!
La structure du globe et son exploration!4!
Schéma récapitulatif général!
La structure du globe et son exploration!5!
La chaleur terrestre - Origine de la chaleur!
(L'age de la terre selon Lord Kelvin : La Terre se refroidissait lentement depuis son
origine. Dʼaprès cette hypothèse, la Terre ne pouvait pas être très vieille ~ 200 Ma
au maximum, sinon elle serait déjà complètement froide)!
!
Gradient géothermique! variation de la température en fonction de la profondeur!
!
Valeur moyenne dans la croûte continentale": 30°C/km!
p.e. 50°C/km en Alsace, 5°C/km en Afrique du Sud!
!
Sources":!80% = désintégrations des éléments radioactifs à longue période !
! ! !235U ("1/2 = 704 Ma), !
! ! !238U ("1/2 = 4,468 Ga),!
! ! !232Th ("1/2 = 14.1 Ga), !
! ! !40K ("1/2 = 1.3 Ga)!
! ! !!!(1/3 dans la croûte et 2/3 dans le manteau)!
!
""20% = résidu de la chaleur primitive dʼaccrétion !
! ! !+ désintégrations des éléments radioactifs à courte période (26Al).!
6!
La structure du globe et son exploration!6!
Propagation de la chaleur!

2!
La structure du globe et son exploration!7!
Propagation de la chaleur!
!
Convection": dans les fluides":!
Plus efficace que la conduction!
jaune : flux de chaleur!
rouge - bleu : champ de température!
!
gris : champ de gravité!
bleu clair : mouvement de convection !
Evacuation vers la surface par":!
Conduction": !
transfert par agitation moléculaire.!
(pas de déformation).!
La structure du globe et son exploration!8!
Profil de température dans la Terre - lithosphère!
- roches solides
- peu déformables
=> convection ne marche pas
- conduction (inefficace)
- bon isolant thermique
=>gradient T élevé.
La structure du globe et son exploration!9!
Profil de température - Asthénosphère, Mésosphère!
Plus en profondeur, en raison de
l’augmentation de température,
- roches deviennent ductiles et
- faiblement visqueuses.
base de la lithosphère ~1300°
- fusion partielle.
- viscosité des roches faible
- comportent comme liquides
(échelle de temps géologique)
- convection
- gradient T 0,5 °C/km.
T2900km(base du manteau) ~ 3000°C.
La structure du globe et son exploration!10!
Profil de température dans la Terre - couche D!
limite entre noyau et manteau
convection ne peut plus marcher :
roches denses du noyau ne
peuvent pas monter dans le
manteau.
=> conduction
=> saut de température
La base du manteau «!grille!» sur le
noyau : couche D"
- épaisseur ~100 km
- instable
- roches du manteau chaudes,
légères remontent
- panaches jusqu’à la surface
de la Terre
=> points chauds.
La structure du globe et son exploration!11!
Profil de température dans la Terre - noyau
noyau externe
- liquide
- convection,
- cellules de convection
=> champ magnétique
cœur ~ 5000°C.
6
La structure du globe et son exploration!12!
Profil de température dans la Terre!
-Lithosphère": !
!milieu rigide!
!! conduction!
!! fort gradient géothermique!
!
- Asthénosphère, Mésosphère": !
!milieu ductile!
!! convection!
!! gradient géothermique faible!
!
- Couche Dʼʼ": !
!milieu peu visqueux!
!! conduction !
!! fort gradient géothermique !
!
- Noyau externe": !
!milieu liquide!
!! convection!

3!
La structure du globe et son exploration!13!
Profil de température dans la Terre!
La structure du globe et son exploration!14!
Les points chauds!
!
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!
!
!
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!
Plaque lithosphérique en mouvement!
!
!
!
!
!
panache mantellique "fixe"!
La structure du globe et son exploration!15!
Points chauds intra-océaniques!
La structure du globe et son exploration!16!
Les principaux points chauds!
Régions géographiquement limitées !
caractérisées par une intense activité volcanique.!
La structure du globe et son exploration!17!
Structure et dynamique du globe!
Structure en couches
concentriques qui se
différencient par leur
composition chimique et/ou
leurs propriétés mécaniques.!
!
!
nomenclature :!
!
dʼaprès leurs nature
chimique, et/ou dʼaprès leurs
propriétés mécaniques. !
!
Les limites mécaniques
(lithosphère/asthénosphère)
ne coïncident pas
nécessairement avec les
limites chimiques!
(ex. croûte/manteau).!
!
La structure du globe et son exploration!18!
Structure et dynamique du globe!
Structure en couches
concentriques qui se
différencient par leur
composition chimique et/ou
leurs propriétés mécaniques.!