COURS_CHAP_1_PARTIE_5
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Onde directe Station sismique Foyer Onde réfractée 1 Réplique Onde réfractée 2 AUGMENTATION BRUTALE DIMINUTION DE LA VITESSE DE LA VITESSE DES ONDES DES ONDES ENTRE 100 ET 200LIMITE Km CROUTE - MANTEAU DISCONTINUITE ZONE DE LA LVZ DU MOHO DISCONTINUITE ENTRE LITHOSPHERE ET ASTHENOSPHERE ZONE D’OMBRE Interprétation de la zone d’ombre sismique des ondes P 105 ° Zone d’ombre 140 Rai°n°3 Rai n°2 Rai n° 1 Foyer Mantea u Noyau 183 ° Manteau Discontinuité 2900 de Km Gutenberg Le rai sismique(onde P) émergeant à 105° directe (est tangent à une discontinuité = au noyau externe). Le rai d’incidence juste supérieur à 105° pénètre dans le noyau où il est réfracté et en ressort à la distance de 183°, rai n°1. Les rais issus d’incidence supérieure ressortent jusqu’à 142°,rai 2 et rai 3. Mantea u à noyau noyau externe à graine Discontinuité de Gutenberg Milieu solide à « liquide » Discontinuité de Lehmann Milieu liquide à solide LITHOSPHERE MOHO CROUTE MANTEAU GUTENBERG NOYAU II/MISE EN EVIDENCE DES ROCHES DE LA TERRE 1) LA CROUTE CONTINENTALE • Epaisseur entre 7 et 30 km • Observable grâce aux: affleurements naturels au niveau continental aux forages: couteux et difficiles, peu profonds moins de 15 km. COUPE DE CROUTE CONTINENTALE C ROCHES MAGMATIQUES Sir Harold Jeffreys (1891 – 1989) • Géophysicien • Par des études sismologiques, il démontra que le noyau externe est liquide « Une autre hypothèse impossible est fondée sur la conception que la Terre est dénuée de toute résistance à la déformation. Cette hypothèse affirme qu'une petite force peut non seulement provoquer des mouvements indéfiniment grands, à condition qu'elle dispose d'une durée suffisante, mais encore qu'elle peut surmonter une force plusieurs fois plus importante et agissant dans le sens inverse pendant la même durée. Par exemple, selon la théorie de Wegener, une force minuscule n'aurait pas seulement déplacé l'Amérique pardelà l'Atlantique actuel, mais encore la résistance opposée à ce mouvement par le fond du Pacifique aurait provoqué l'élévation des montagnes Rocheuses. (Harold Jeffreys, The Earth, 1924, Cambridge, University Press, p. 261.) 12 LES ROCHES SEDIMENTAIRES ORIGINE EXOGENE DISPOSEES EN STRATES PRESENCE DE FOSSILES STRATIGRAPHIQUES DIFFERENTS TYPES: carbonatées: calcaire , craie (CaCO3) DIFFERENTS TYPES: carbonatées: calcaire , craie (CaCO3) carbonées: issues de matière organique Pétrole, charbon siliceuses SiO2 sable, silex, riche en quartz Les processus de formation des roches sédimentaires. Les roches magmatiques Les roches magmatiques (on dit aussi roches ignées, cristallines ou endogènes) résultent de la consolidation de magmas qui se sont élevés vers la surface par des fissures de l’écorce terrestre en formant des masses en fusion (volcanisme). Refroidies, elles se retrouvent dans les espaces souterrains qu’elles ont remplis au cours de leur ascension (roches plutoniques ou intrusives) ou sous forme de nappes qui se sont étendues à la surface de la terre (roches volcaniques effusives). La classification des roches magmatiques s’appuie sur divers critères : le mode de formation, qui conditionne la texture la composition minéralogique et/ou chimique, qui détermine les cristaux représentés Comment distinguer les différentes roches magmatiques? grenue Formée en profondeur microlitique Formée en surface Roches magmatiques Volcaniques refroidies En surface Type basalte basalte basalte basalte Roches plutoniques Gabbros : Minéraux = plagioclase + pyroxène Sans quartz Le granite est une roche magmatique plutonique entièrement cristallisée comprenant essentiellement du quartz, des feldspaths alcalins et des feldspaths plagioclases Avec quartz granite granite Les roches métamorphiques Les roches métamorphiques sont des roches (magmatiques, sédimentaires ou déjà métamorphiques) qui ont subit un métamorphisme. Ce processus entraîne une restructuration minéralogique de ces roches sous l’effet d’une forte augmentation de température et/ou de pression. Roches métamorphiques Ces roches sont le produit de la transformation en profondeur (de 5 à 100 km), sous l'influence de l'augmentation de la température et de la pression, de tous les types de terrains (magmatiques ou sédimentaires) enfouis lors de la formation des chaînes de montagnes, "orogenèse" : cette transformation s'accompagne d'une recristallisation de nouveaux minéraux et d'une déformation qui se traduit par un débit en feuillets ou foliation. Les roches métamorphiques sont très diverses. Citons les schistes tels les ardoises, les micaschistes où prédominent les micas blancs ou noirs, les gneiss reconnaissables à l'alternance des minéraux en lits clairs (quartz, feldspaths) et foncés (mica), les marbres ou cipolins, qui sont des calcaires cristallisés, les quartzites formés à partir de sables ou de grès siliceux, dont les grains sont si intimement soudés que leurs contours ont disparu... Outre ce métamorphisme régional, il existe aussi un métamorphisme de contact qui se développe en auréole, par exemple à la périphérie des massifs granitiques intrusifs, dans les roches encaissantes : celles-ci subissent alors, sous l'effet de la chaleur, une transformation d'autant plus poussée qu'elles sont plus proches du massif intrusif: on les appelle roches cornéennes à cause de l'aspect corné particulier qu'elles présentent (figure 5). 3. LA CROUTE OCEANIQUE VERRE OLIVINE PHENOCRISTAUX DE PYROXENE SOMBRES MICROLITES DE FELDSPATHS PLAGIOCLASES CLAIRS Gabbros : Minéraux = plagioclase + pyroxène Sans quartz gabbro COMPARAISON DES CROUTES CONTINENTALES ET OCEANIQUES PLUS RICHE EN Si, Na et K PLUS RICHE EN Fe, Mg, Ca B/ CONSTITUTION DES ENVELOPPES INTERNES 11) LE MANTEAU PERIDOTITE (magmatique plutonique, grenue, basique) RICHE EN OLIVINE ET PYROXENE: Minéraux ferromagnésiens La composition minéralogique et la densité de la péridotite changent avec la profondeur(à 400 km spinelle; à 700 km pérovskite) Pour les températures et pression situées entre 100 et 300 km de profondeur, la péridotite est proche de la fusion (zone de la LVZ) Document 1 : composition des principales roches. Ces compositions sont données en pourcentages massiques d’éléments chimiques. Si Al Fe Mg Ca Na O Basalte 24,6 10,9 6,5 3,9 6,2 4,1 43,9 Gabbro 24 ,1 11 6,8 3,6 6,9 3,8 44,7 péridotite 20,1 1,9 7,5 24,9 0,3 0,3 43 Eléments chimiques Le manteau est donc moins riche en silice, en Ca, Na, K et Al que la croute mais plus riche en Mg et Fe. Lors de la fusion partielle de la péridotite, les éléments Mg et Fe vont donc rester dans la péridotite résiduelle alors que la majorité des Ca, Na,K et Al vont partir dans le liquide de fusion partielle, à l’origine des différentes roches. Ces éléments recristalliseront pour différentes conditions de PRESSION et TEMPERATURE et entreront dans la composition du basalte, granite, ou gabbro......... / gabbro SCHEMA BILAN DE LA STRUCTURE INTERNE DU GLOBE TERRESTRE Croûte Continentale Croûte Continentale Croûte océanique Croûte océanique 77 km Lithosphère Lithosphère Discontinuité de Mohorovicic 30 km Rigide 150 km Supérieur Ductile Asthénosphère Asthénosphère 700 km MANTEAU MANTEAU Rigide Inférieur Discontinuité de Gutenberg 2900 km Croûte Manteau supérieur Lithosphère Externe LVZ Asthénosphère Manteau inférieur Liquide 5100 km Dur Discontinuité de Lehman Interne 6400 km NOYAU NOYAU
