Fiche de révision : Dynamique interne de la Terre

📋 Plan du Cours

1. Enveloppes et discontinuités terrestres
2. Roches terrestres et textures
3. Ondes sismiques et interprétation
4. Lithosphère et asthénosphère
5. Chaleur interne et géotherme
6. Tomographie et mouvements mantelliques

📖 1. Enveloppes et discontinuités terrestres

🔑 Notions clés & Définitions

• Discontinuité sismique : Limite entre deux milieux où les ondes sismiques changent brusquement de vitesse.

★ À maîtriser

• La Terre comprend quatre enveloppes concentriques :

  • la croûte, solide
  • le manteau, principalement constitué de péridotite et solide
  • le noyau externe, liquide
  • le noyau interne (graine), solide

• Le Moho sépare la croûte du manteau et se situe vers 5 à 10 km sous les océans et 30 à 35 km en moyenne sous les continents, où il est notamment plus profond sous les chaînes de montagnes.

Compléments

• La discontinuité de Gutenberg se situe à 2 900 km de profondeur et sépare le manteau du noyau externe.

• La discontinuité de Lehmann se situe à 5 100 km de profondeur et sépare le noyau externe du noyau interne.

📖 2. Roches terrestres et textures

★ À maîtriser

• Le basalte est une roche magmatique volcanique de la croûte océanique, à texture microlitique, dont la densité est d’environ 2,9.

• Le gabbro est une roche magmatique plutonique de la croûte océanique, à texture grenue, dont la densité est d’environ 3.

• Le granite est une roche représentative de la croûte continentale, à texture grenue, contenant notamment du quartz, des feldspaths et des micas, et de densité environ 2,7.

📌 La texture grenue, avec des cristaux visibles à l’œil nu, indique un refroidissement lent du magma en profondeur, tandis que la texture microlitique, avec de très petits cristaux et du verre, indique un refroidissement rapide en surface.

Compléments

• La péridotite, roche caractéristique du manteau, a une texture grenue, est principalement constituée d’olivine et de pyroxène et présente une densité d’environ 3,2 à 3,3.

• Les reliefs terrestres présentent une répartition bimodale entre les continents et les fonds océaniques, à laquelle contribue la différence de densité entre les roches continentales principalement granitiques et les roches océaniques principalement basaltiques et gabbroïques.

📖 3. Ondes sismiques et interprétation

★ À maîtriser

• Les ondes P se propagent dans les solides et les liquides et sont les ondes sismiques les plus rapides.

• Les ondes S se propagent uniquement dans les solides.

• Une variation brusque de vitesse des ondes peut révéler une discontinuité, une diminution de vitesse peut révéler un milieu moins rigide ou plus chaud, et l’absence d’ondes S dans le noyau externe montre qu’il est liquide.

Compléments

• Les ondes de surface se propagent à la surface et sont les ondes sismiques les plus destructrices.

• À une limite entre deux milieux, les ondes sismiques peuvent être réfléchies, tandis qu’en traversant un autre milieu elles peuvent être réfractées, c’est-à-dire déviées.

📖 4. Lithosphère et asthénosphère

🔑 Notions clés & Définitions

• Lithosphère : Enveloppe rigide comprenant la croûte et la partie supérieure rigide du manteau, découpée en plaques tectoniques.
• Asthénosphère : Partie moins rigide et ductile du manteau supérieur, comprenant une zone de faible vitesse des ondes sismiques appelée LVZ.

📝 Points essentiels

• La baisse de vitesse des ondes dans la LVZ est liée à une faible fusion partielle des péridotites.

• L’asthénosphère permet le déplacement des plaques lithosphériques.

💡 Astuce mémo

Lithosphère rigide, asthénosphère ductile.

📖 5. Chaleur interne et géotherme

🔑 Notions clés & Définitions

• Gradient géothermique : Augmentation de la température par unité de profondeur, généralement exprimée en °C/km.

★ À maîtriser

📌 La conduction transfère la chaleur sans déplacement de matière et s’accompagne généralement d’un gradient thermique fort, tandis que la convection transfère la chaleur avec déplacement de matière et s’accompagne généralement d’un gradient faible.

• La matière chaude, moins dense, tend à monter ; en se refroidissant, elle devient plus dense et peut redescendre, participant ainsi à la dynamique du manteau et à la tectonique des plaques.

📐 Formule - Le gradient géothermique se calcule par $G=\frac{T_2-T_1}{P_2-P_1}$, où les températures sont en °C, les profondeurs en km et le résultat en °C/km.

Compléments

• Si la température passe de 20 °C à 120 °C entre 0 et 5 km de profondeur, le gradient géothermique vaut $G=\frac{120-20}{5-0}=20\ ^\circ\mathrm{C/km}$.

💡 Astuce mémo

Matière chaude moins dense → elle monte ; refroidie, plus dense → elle redescend.

📖 6. Tomographie et mouvements mantelliques

🔑 Notions clés & Définitions

• Tomographie sismique : Comparaison des vitesses réelles des ondes sismiques aux vitesses prévues par un modèle de référence.

★ À maîtriser

📌 En tomographie sismique, des ondes plus lentes que prévu signalent généralement des matériaux plus chauds et moins rigides, tandis que des ondes plus rapides que prévu signalent généralement des matériaux plus froids et plus rigides.

Compléments

• Aux Antilles, une plaque lithosphérique froide s’enfonce dans le manteau dans une zone de subduction.

• En Polynésie, des matériaux chauds remontent depuis le manteau profond et peuvent former un panache à l’origine d’un point chaud.