Fiche de révision : Dynamique interne de la Terre

📋 Plan du Cours

1. Forme et reliefs terrestres
2. Roches des croûtes terrestres
3. Densité et altitude des croûtes
4. Lithosphère et asthénosphère
5. Ondes sismiques et structure interne
6. Géothermie et transferts thermiques
7. Convection et dynamique terrestre

📖 1. Forme et reliefs terrestres

🔑 Notions clés & Définitions

• Topographie : Altitude précise de chaque point de la surface terrestre par rapport au niveau de la mer, fixé à 0 m.

★ À maîtriser

• Les enveloppes terrestres sont:

  • l’atmosphère
  • l’hydrosphère
  • la croûte
  • le manteau
  • le noyau

• Le rayon polaire de la Terre est de 6356 km, tandis que son rayon équatorial est de 6370 km, ce qui montre que sa forme n’est pas parfaitement sphérique.

📌 Le domaine continental correspond à des reliefs positifs, tandis que le domaine océanique correspond à des reliefs négatifs immergés.

Compléments

• L’atmosphère mesure en moyenne 600 km d’épaisseur et l’hydrosphère recouvre 71 % de la surface terrestre.

• L’Everest atteint environ +8848 m et la fosse des Mariannes atteint environ −11000 m.

💡 Astuce mémo

Continents en bosses, océans en creux

📖 2. Roches des croûtes terrestres

🔑 Notions clés & Définitions

• Roche : Matériau constitutif de l’écorce terrestre, généralement formé d’un assemblage de minéraux et présentant une certaine homogénéité.

★ À maîtriser

• Les trois grandes familles de roches sont:
  • les roches magmatiques
  • les roches métamorphiques
  • les roches sédimentaires

📌 La croûte continentale est principalement caractérisée par le granite, tandis que la croûte océanique est caractérisée par le basalte et le gabbro.

Compléments

• Les exemples de roches magmatiques et métamorphiques sont:

  • les granites plutoniques
  • les basaltes volcaniques
  • les schistes
  • les micaschistes
  • les gneiss

• Les roches sédimentaires peuvent être détritiques terrigènes, chimiques ou biogéniques.

💡 Astuce mémo

Granite continental, basalte-gabbro océanique

📖 3. Densité et altitude des croûtes

★ À maîtriser

📐 Formule - La masse volumique d’un échantillon vérifie $\rho = \frac{m}{V}$, où m est sa masse et V son volume.

• La densité d’un objet est le rapport de sa masse volumique sur celle de l’eau, égale à 1 g·cm⁻³.

• La densité moyenne du granite est 2,65, celle du basalte est 2,8 et celle du gabbro est 3.

📌 Comme les deux domaines reposent sur une asthénosphère ductile, le domaine océanique plus dense s’enfonce davantage que le domaine continental, ce qui explique le contraste d’altitude.

Compléments

• La paragenèse du granite comprend:
  • le quartz
  • le feldspath
  • le mica noir ou biotite

• La paragenèse du basalte comprend:

  • des microlithes de feldspath plagioclase
  • de l’olivine
  • des pyroxènes

• 🔄 La mesure de la densité suit quatre étapes:

  1. mesurer la masse
  2. mesurer le volume par déplacement d’eau
  3. calculer la masse volumique
  4. calculer la densité

💡 Astuce mémo

Densité océanique élevée → enfoncement plus important

📖 4. Lithosphère et asthénosphère

🔑 Notions clés & Définitions

• Lithosphère : Constituée de la croûte et du manteau lithosphérique, tous deux solides et cassants.
• Asthénosphère : Constituée du manteau asthénosphérique, compris approximativement entre 120 et 670 km de profondeur, et présentant un comportement ductile.

★ À maîtriser

• La croûte continentale mesure environ 30 km d’épaisseur, tandis que la croûte océanique mesure environ 8 km.

Compléments

• Le manteau lithosphérique se termine vers l’isotherme 1300 °C, située environ à 120 km de profondeur.

• La Low Velocity Zone est une zone de vitesses sismiques plus faibles située dans l’asthénosphère, dont les péridotites ont un comportement ductile à environ 1300 °C et une densité de 3,3.

💡 Astuce mémo

Lithosphère cassante au-dessus, asthénosphère ductile au-dessous

📖 5. Ondes sismiques et structure interne

★ À maîtriser

📌 Les ondes P sont des ondes de compression et les ondes S sont des ondes de cisaillement.

• Les ondes P se propagent à environ 6 km·s⁻¹ et sont enregistrées avant les ondes S, qui se propagent à environ 4 km·s⁻¹.

• L’analyse des ondes sismiques permet d’identifier les discontinuités grâce à leurs réflexions et réfractions, puis de déterminer les vitesses et la nature des couches traversées.

• La discontinuité de Guttenberg sépare le manteau inférieur du noyau externe liquide et se reconnaît par la disparition des ondes S.

• Le noyau externe s’étend approximativement de 2900 à 5100 km de profondeur, est liquide et composé de fer et de nickel.

Compléments

• Les ondes L et R sont des ondes de surface moins rapides que les ondes de volume, mais leurs amplitudes plus fortes provoquent les principaux dégâts aux infrastructures.

• Le noyau interne, ou graine, s’étend approximativement de 5100 à 6400 km de profondeur et est solide.

💡 Astuce mémo

Croûte → manteau → noyau externe → noyau interne

📖 6. Géothermie et transferts thermiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Géotherme : Variations de température en fonction de la profondeur et du contexte géologique.

• Gradient géothermique : Variation de température par kilomètre de profondeur.

• Flux géothermique : Énergie dissipée par la surface terrestre et valant en moyenne 87 mW·m⁻².

📝 Points essentiels

• Dans la croûte continentale, la température augmente d’environ 3 °C tous les 100 m, tandis que la température du centre de la Terre est d’environ 5000 °C.

📌 La conduction transfère la chaleur de proche en proche sans déplacement de matière, tandis que la convection transfère la chaleur par déplacement de matériaux.

• Lors d’une convection, la matière chaude moins dense s’élève et la matière froide plus dense descend, formant des cellules de convection.

💡 Astuce mémo

Conduction sans déplacement, convection avec déplacement

📖 7. Convection et dynamique terrestre

🔑 Notions clés & Définitions

• Magma : Liquide à haute température, d’au moins 600 °C, qui donne des roches par solidification ; lorsqu’il atteint la surface, il est appelé lave.
• Modèle scientifique : Construction intellectuelle hypothétique et modifiable, confrontée au réel, qui possède une valeur prédictive.

📝 Points essentiels

• La tomographie sismique met en évidence des anomalies de vitesse liées à des anomalies thermiques dans les enveloppes internes de la Terre.

📌 Les dorsales et les points chauds correspondent à des anomalies de haute température, à des vitesses sismiques faibles et à une ascension de matériel chaud par convection.

📌 Les zones de subduction correspondent à des anomalies de faible température, à des vitesses sismiques élevées et à l’enfoncement d’une plaque lithosphérique froide dans le manteau.

💡 Astuce mémo

Anomalies thermiques → mouvements mantelliques → contextes géodynamiques

📊 Tableaux de synthèse

Caractéristiques des croûtes