Structure et compositon chimique de la Terre Pb : Comment peut-on déterminer la structure interne du globe ? I/ La propagaton des ondes sismiques : connaissances de la structure interne A) L'origine des séismes Pour connaître la structure interne du globe, on peut creuser mais cela ne permet de connaître que la parte superfcielle : la lithosphère terrestre. Sinon, pour connaître la structure plus profonde, on va utliser la propagaton des ondes, soit les ondes naturelles créées par les séismes, (qui ont l'avantage d'être très puissantes et qui peuvent traverser la terre) soit avec des explosifs pour connaître localement la structure de la lithosphère et du manteau. Les plaques lithosphériques qui composent la Terre, se déplacent les unes par rapport aux autres, ce qui crée des tensions au niveau des roches qui les compose. Ces tensions vont s'accumuler pendant des milliers d'années puis brutalement l'énergie accumulée va être accumulée au niveau du foyer du séisme. Les roches vont se briser cela va aussi fabriquer des ondes sismiques que l'on va pouvoir enregistrer avant, pendant et après le séisme. A la fois pour étudier la structure de la Terre et pour aider les populatons, on a mis en place un réseau de sismomètre (=sismographes) et le travail des diférents scientfques est de coordonner via les satellites les résultats de tous les pays du monde. B) Les diférentes ondes sismiques Lors d'un séisme, on peut enregistrer diférents types d'ondes, en efet, la propagaton des ondes sismiques se fait de manière diférente selon la nature des ondes et des milieux traversés : Ondes P (ondes Premières) : se sont les premières ondes enregistrées car se sont celles qui vont se propager le plus rapidement. Se sont des ondes de compression. Elles sont de faibles amplitudes mais elles peuvent se propager dans les solides, liquides et gaz. Ondes S (ondes Secondes) : elles sont moins rapides. Elles ont une amplitude plus forte. Se sont des ondes de cisaillements et ne peuvent se propager que dans les solides. Remarque : lorsque les ondes S heurtent une surface solide, elles peuvent se transformer en ondes P. Ondes L (Ondes lentes) : se sont des ondes longitudinales. Elles ne se propagent qu'en surface sur une faible distance. Elles sont complexes. Elles se déplacent avec beaucoup d'énergie donc se sont ces ondes qui vont être responsables de la majorité des dégâts. Remarque : pour évaluer l'intensité des séismes, on mesure l'énergie qu'il a libérée. On appelle cete énergie la magnitude du séisme et on reporte cete magnitude sur l'échelle de Richter. Actuellement, les séismes les plus violents que l'on a enregistrés avaient une magnitude de 9. C) La propagaton des ondes Pour comprendre la propagaton des ondes sismiques, on procède par analogie c'est-à-dire on suppose que les ondes sismiques et lumineuses font la même chose. La discontnuité, c'est l'endroit qui va séparer deux milieux de natures diférentes soit par leur état, soit par leur compositon ou même les deux. D) La zone d'ombre Lorsqu'il y a un séisme violent sur Terre, au moins six sur l'échelle de Richter, les ondes de ce séisme se propagent mais on n'est pas capable de les enregistrer sur toute la surface de la Terre. A proximité du séisme, on va être capable d'enregistrer les ondes P et S, lorsqu'on s'éloigne un peu plus on enregistre rien puis à l'opposé du séisme, on enregistre à nouveau les ondes P. On peut donc supposer qu'il existe à l'intérieur du globe quelque chose, une surface (noyau) qui va empêcher que les ondes se propagent en ligne droite. En efet, lorsqu'une onde passe d'un milieu à un autre milieu, sa directon et sa vitesse de propagaton changent. E) L'utlisaton de la sismique pour connaître la structure interne du globe La structure interne du globe peut être divisée en trois grandes partes : La croûte terrestre limitée par une discontnuité que l'on appelle le Moho. On distngue la croûte contnentale qui a une épaisseur d'environ 30 km mais qui peut ateindre 80 km sous les grandes chaînes de montagnes. Elle est principalement consttuée d'une roche : le granite. La croûte océanique est de faible épaisseur : 5 à 6 km. Elle est consttuée de basalte et de gabbro (en dessous). L'ensemble de la croûte terrestre est rigide, on va donc pouvoir y observer des séismes. Le manteau est consttué principalement d'une roche ; la péridotte. On va y trouver d'abord le manteau lithosphérique jusqu'à environ 100 km de profondeur. Il forme avec la croûte terrestre, la lithosphère. C'est la seule parte de la planète qui va pouvoir être sensible aux séismes puisqu'elle est rigide. L'asthénosphère de 100 à 670 km. La roche est ductle (=déformable à conditon que les forces exercées soient très importantes et qu'elles durent longtemps.)Dans cete zone, il n'y a pas de séisme. Le manteau inférieur va jusqu'à environ 2900 km et est entèrement solide. Le noyau est composé de deux éléments : fer et nickel et on y trouve deux partes le noyau externe liquide et le noyau interne ou graine solide. II/ La compositon des roches du globe A) Le principe du microscope polarisant Un microscope permet d'agrandir ce qu'on souhaite observer. Grâce au microscope polarisant, on peut observer les roches soit en lumière polarisée non analysé (LPNA) dans ce cas, la lumière est seulement concentrée dans une directon, donc on voit bien les minéraux. On peut également observer les minéraux en lumière polarisée analysée, dans ce cas, sans lame on ne voit pas la lumière (très sombre) puisque la lumière a été allumée mais polarisée dans deux directons diférentes. Dans ce cas quand on met la lame, on peut observer les minéraux car ils vont difracter la lumière. B) La compositon des roches Granite (croûte contnentale) Texture : grenue (cristaux visibles à l'œil nu) Minéraux : quartz, mica et feldspath Basalte (croûte océanique) Texture : microlithique (cristaux microscopique) Minéraux : pyroxène, olivine et feldspath Gabbro (croûte océanique) Texture : grenue Minéraux : pyroxène, olivine et feldspath Péridotte (manteau) Texture : grenue Minéraux : olivine, pyroxène et spinelle Les roches qui consttuent la croûte sont consttuées principalement de deux éléments chimiques : le silicium (Si) et l'oxygène (O). C'est pourquoi on dit que ces roches sont des silicates. Elles sont toutes consttuées de huit éléments majeurs : Al, Fe, Mg, Ca, Si, O, Na, K (potassium). Une roche est un solide composé d'un ou de plusieurs minéraux. Un minéral est une associaton de plusieurs atomes qui a une forme bien partculière à l'état solide. On appelle cete forme un cristal. III/ L'origine de la Terre A) L'origine de l'univers Théorie du Big Bang : Les scientfques supposent que toute la matère et toute l'énergie de l'univers était réunis en un seul point. Puis l'ensemble est devenu instable, cela a provoqué une explosion : le Big Bang qui a projeté la matère originelle dans toutes les directons. Cela va permetre de créer dans diférentes régions de l'univers des amas contenant des atomes les plus simples : hélium et hydrogène. En raison de la gravitaton, la majorité de ces atomes va se retrouver au centre de l'amas et si la quantté est sufsante, cela va permetre de réaliser des réactons thermonucléaires et donc de créer une étoile et s'il reste de la matère autour, on peut créer des planètes qui vont graviter autour de l'étoile. Au sein de ces étoiles, on va avoir créaton de nouveaux atomes par fusion nucléaire. L'étoile si elle est assez grosse va ensuite exploser pour donner de nouveaux amas et donc de nouveaux systèmes planétaires. Tout est composé de poussières d'étoiles. B) La formaton de notre système solaire Tous les éléments qui composent le système solaire ont le même âge 4.55 milliards (giga – Ga) d'années. Notre système solaire s'est formé à partr d'un amas qui contenait de l'hélium et de l'hydrogène mais aussi de la poussière d'étoiles c'est-à-dire des silicates et du fer. En raison de la gravité, la plus grande parte de cete matère s'est retrouvée au centre du système pour former le soleil. Puis tous les éléments restant sont entrés en collision : l'accréton pour former des éléments plus gros : planètes, satellites, astéroïdes. Comme on ne peut pas connaître la compositon interne de la Terre directement, on va étudier d'autres objets du système solaire qui tombent sur Terre : les météorites. Météorites : objets célestes qui dérivent dans l'espace, ils sont rocheux. Il y en a un grand nombre entre Mars et Jupiter. Elles sont très pettes, de quelques mm à quelques km. Astéroïdes : objets célestes qui dérivent dans l'espace, ils sont rocheux. Il y en a un grand nombre entre Mars et Jupiter. Elles sont de grandes tailles, environ une centaine de km de diamètre. Lorsque le système solaire s'est formé, un très grand nombre de météorites ont dérivés dans l'espace et sont entrés en collision avec les planètes. Mais actuellement, il y en a très peu et son de pettes tailles. Il y a quand même des milliers de météorites qui tombent chaque année sur Terre. Avant d'arriver au sol, elles entrent en fusion dans la haute atmosphère. Ex d'impact de météorites de Rochechouart: Lorsque la météorite s'est écrasée sur Terre, cela a provoqué un gigantesque cratère. Mais cela a aussi entraîné la fusion de toutes les roches de ce cratère. Cela a entraîné un gigantesque incendie et donc cela a formé un gigantesque nuage chaud qui a dû recouvrir plus ou moins la Terre : un hiver d'impact (= il a fait nuit et froid durant un long moment). Lorsqu'on étudie les météorites, cela nous permet d'avoir des informatons sur la structure interne du globe. En efet, elles ont la même compositon que la Terre en miniature. Certaines sont organisées en diférentes couches et au centre de ces météorites, on va trouver des associatons fer-nickel qui vont nous permetre de mieux connaître l'organisaton du noyau. La Terre est consttuée de trois enveloppes : croûte, manteau, noyau. La croûte et le manteau sont consttués de roches silicates alors que le noyau est composé essentellement de fer. La croûte et le manteau sont entèrement solides mais il existe une zone dans le manteau un peu moins rigide, l'asthénosphère. La Terre s'est formé il y a 4.5 milliards d'années. Elle s'est ensuite diférenciées en enveloppes avec les éléments les plus denses au centre (Fe) et les éléments les plus légers autour (Si, vapeurs d'eau.)