Fiche de révision : Géodésie et isostasie terrestre

📋 Plan du Cours

1. Continents et océans
2. Structures des continents
3. Reliefs et marges océaniques
4. Gravité et forme terrestre
5. Géoïde et anomalies gravimétriques
6. Mesure et corrections gravimétriques
7. Isostasie et mouvements verticaux

📖 1. Continents et océans

★ À maîtriser

• Les océans recouvrent 71 % de la surface terrestre, les continents 29 %, et 65 % des terres émergées sont situées dans l’hémisphère Nord.

• Les continents ont une altitude moyenne de 840 m, tandis que les océans ont une profondeur moyenne de 3 800 m.

Compléments

• L’Everest atteint 8 840 m au-dessus du niveau de la mer et la fosse des Mariannes atteint environ 11 800 m de profondeur.

💡 Astuce mémo

Continents émergés, océans immergés : 29 % contre 71 % de la surface.

📖 2. Structures des continents

🔑 Notions clés & Définitions

• Bouclier : Vaste région plate constituée de roches anciennes, souvent déformées, âgées de 3 à 4 milliards d’années.
• Plate-forme stable : Bouclier recouvert de séries sédimentaires déposées au Paléozoïque, entre 600 et 200 Ma, sans déformation importante.

★ À maîtriser

• Les zones actives en expansion sont des fossés d’effondrement appelés grabens, correspondant à des rifts continentaux.

Compléments

• Les exemples de zones actives en expansion sont:
  • le rift Est-Africain
  • le graben du Rhin
  • le rift de la mer Rouge

💡 Astuce mémo

Bouclier ancien → plate-forme stable → chaîne active ou rift.

📖 3. Reliefs et marges océaniques

🔑 Notions clés & Définitions

• Dorsale océanique : Chaîne de relief sous-marin correspondant à une frontière divergente entre deux plaques, avec une activité sismique et thermique intense.
• Plaine abyssale : Zone généralement plate située entre la dorsale océanique et la fosse, à une profondeur moyenne de 4 000 m.

★ À maîtriser

• Dans une marge continentale passive, le plateau continental est prolongé par un talus continental abrupt puis par un glacis continental vers la plaine abyssale.

Compléments

• La dorsale océanique mesure environ 1 000 à 3 000 km de large, s’étend sur près de 60 000 km et possède un sommet culminant à 3 000 m.

💡 Astuce mémo

Dorsale → plaine abyssale → fosse, avec la marge continentale en transition.

📖 4. Gravité et forme terrestre

🔑 Notions clés & Définitions

• Gravimétrie : Mesure de l’intensité de la pesanteur, notée g et exprimée dans des dimensions d’accélération en m/s².
• Ellipsoïde de référence : Représentation théorique de la Terre aplatie par sa rotation, dont le rayon varie selon la latitude.

📝 Points essentiels

📌 La pesanteur est la somme de la gravité dirigée vers le centre de la Terre et de la composante radiale de la force centrifuge liée à la rotation terrestre.

• La force centrifuge est nulle aux pôles, où la pesanteur égale la gravité, et maximale à l’équateur, où la pesanteur diffère de la gravité.

💡 Astuce mémo

Rotation terrestre → force centrifuge → Terre ellipsoïdale aplatie.

📖 5. Géoïde et anomalies gravimétriques

🔑 Notions clés & Définitions

• Géoïde : Surface équipotentielle correspondant au niveau moyen des océans au repos et perpendiculaire au champ de gravité en tout point.
• Anomalie gravimétrique : Écart entre le géoïde et l’ellipsoïde de référence, qui renseigne sur la répartition des densités dans le sous-sol.

📝 Points essentiels

📌 Le géoïde diffère de l’ellipsoïde de référence parce que les masses internes de la Terre sont réparties de manière hétérogène et ne forment pas des anneaux concentriques homogènes.

• Les anomalies gravimétriques sont généralement négatives dans les montagnes à croûte continentale épaissie et positives dans les régions océaniques à croûte océanique amincie.

💡 Astuce mémo

Densité faible → anomalie négative ; densité élevée → anomalie positive.

📖 6. Mesure et corrections gravimétriques

★ À maîtriser

• Les anomalies de gravité sont mesurées par des méthodes satellitaires couplées à des réseaux de balises terrestres, notamment en observant les modifications des orbites causées par le champ gravitationnel.

• Les corrections gravimétriques comprennent la correction à l’air libre pour l’altitude, la correction de plateau pour la densité des matériaux et la correction topographique pour les irrégularités du relief.

• Les anomalies de Bouguer sont très négatives sous l’Himalaya, ce qui révèle un déficit de masse en profondeur compensant le relief montagneux par une racine crustale légère.

Compléments

• Le gal est une unité des anomalies gravimétriques définie par la relation $1\,\mathrm{gal}=1\,\mathrm{cm}\,\mathrm{s}^{-2}$.

💡 Astuce mémo

Mesurer gM → corriger altitude, plateau et relief → comparer à gth.

📖 7. Isostasie et mouvements verticaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Isostasie : Principe selon lequel la lithosphère rigide, composée de la croûte et du manteau supérieur, flotte sur l’asthénosphère plus dense et plus déformable.

★ À maîtriser

📐 Formule — La pression exercée par un bloc rocheux de masse volumique ρ et de hauteur h vérifie $P=\rho gh$, où g est l’accélération de la pesanteur.

📌 Dans l’équilibre isostatique, une montagne est compensée par une racine crustale légère en profondeur, tandis qu’un bassin océanique est compensé par un excès de masse dense.

📌 Le modèle de Pratt conserve des colonnes de masses équivalentes mais de volumes différents, tandis que le modèle d’Airy conserve une croûte de densité constante et fait varier son épaisseur.

• Lors du dernier âge glaciaire, il y a environ 11 000 ans, une calotte de glace de plus de 2 500 m a provoqué une subsidence en Scandinavie et dans le nord du Canada, puis sa fonte a déclenché un soulèvement postglaciaire.

Compléments

• Depuis le siècle dernier, la vitesse du soulèvement postglaciaire atteint environ 9 mm par an, d’après des mesures géodésiques.

• L’érosion d’une montagne peut provoquer un réajustement isostatique et contribuer à faire affleurer des roches profondes dans les chaînes anciennes.

💡 Astuce mémo

Charge glaciaire → subsidence ; fonte → rebond postglaciaire.

📊 Tableaux de synthèse

Modèles isostatiques