Fiche de révision : Dynamique interne de la Terre

📋 Plan du Cours

1. Contrastes entre continents et océans
2. Ondes sismiques et propriétés
3. Modèle PREM des enveloppes terrestres
4. Modèle thermique et transferts d’énergie
5. Hydrothermalisme de la lithosphère océanique
6. Convection mantellique et mouvements des plaques

📖 1. Contrastes entre continents et océans

🔑 Notions clés & Définitions

• Croûte terrestre : Enveloppe la plus superficielle du globe, de type continental ou océanique.

📝 Points essentiels

• Les régions océaniques représentent environ 70 % de la surface terrestre, contre 30 % pour les régions continentales.

📌 La croûte continentale, située sous les continents et leurs marges immergées, se distingue de la croûte océanique, présente dans les régions océaniques.

• L’altitude moyenne est de 840 mètres dans les domaines continentaux et de −3800 mètres dans les domaines océaniques.

📌 La croûte continentale présente des roches magmatiques, métamorphiques et sédimentaires, avec une composition moyenne proche du granite et une densité d’environ 2,6, tandis que la croûte océanique est homogène, composée de basaltes recouvrant des gabbros et a une densité d’environ 2,9.

• Les roches continentales peuvent dépasser 4 milliards d’années, alors que les roches de la croûte océanique ne dépassent pas 200 Ma.

💡 Astuce mémo

Continents hauts, divers et anciens ; océans bas, homogènes et jeunes.

📖 2. Ondes sismiques et propriétés

★ À maîtriser

• Lorsqu’une roche soumise à des contraintes se fracture brutalement, l’énergie libérée se propage dans toutes les directions sous forme d’ondes sismiques depuis le foyer sismique.

📌 Les ondes P sont les plus rapides et se propagent dans les solides et les liquides, tandis que les ondes S sont plus lentes, ne se propagent que dans les solides et sont beaucoup plus destructrices.

• La vitesse des ondes sismiques augmente avec la densité des matériaux et diminue lorsque leur température augmente.

Compléments

• À l’interface entre deux milieux différents, une partie des ondes sismiques est réfléchie et l’autre est réfractée avec une trajectoire déviée dans le second milieu.

💡 Astuce mémo

P traverse les liquides, S s’arrête devant eux.

📖 3. Modèle PREM des enveloppes terrestres

🔑 Notions clés & Définitions

• Modèle PREM : Modèle de la structure interne de la Terre établi à partir des variations de la vitesse de propagation des ondes sismiques.

📝 Points essentiels

• L’analyse des sismogrammes permet de déterminer la vitesse de propagation et la trajectoire des ondes sismiques.

• Les données sismiques montrent que la densité de la Terre augmente avec la profondeur et que des discontinuités séparent des enveloppes différentes, comme le Moho entre la croûte et le manteau.

• La croûte continentale a une épaisseur moyenne de 30 km, variable de 0 à 90 km, tandis que la croûte océanique a une épaisseur moyenne de 7 km.

• Les principales enveloppes du manteau sont:

  • le manteau lithosphérique
  • l’asthénosphère
  • le manteau inférieur

• La lithosphère a une épaisseur moyenne de 100 km et sa limite inférieure correspond à l’isotherme 1300 °C.

📌 Le noyau est subdivisé en un noyau externe liquide et un noyau interne, ou graine, solide.

💡 Astuce mémo

Croûte → manteau → noyau, avec une rigidité décroissante puis croissante.

📖 4. Modèle thermique et transferts d’énergie

🔑 Notions clés & Définitions

• Gradient géothermique : Variation de la température en fonction de la profondeur et valant environ 30 °C/km dans la croûte continentale.

★ À maîtriser

📌 La conduction transfère l’énergie sans mouvement de matière et constitue un mécanisme peu efficace, tandis que la convection transfère l’énergie avec mouvement de matière et constitue un mécanisme très efficace.

• Dans la lithosphère rigide, le transfert d’énergie se fait essentiellement par conduction, ce qui maintient une forte différence de température entre sa base et son sommet.

• Dans le manteau et le noyau externe déformables, le transfert d’énergie se fait essentiellement par convection, ce qui entraîne une faible différence de température entre la base et le sommet.

• Dans les zones de subduction, l’enfoncement de la lithosphère froide produit une anomalie thermique négative révélée par une vitesse anormalement élevée des ondes sismiques.

Compléments

• Les zones de magmatisme présentent un flux de chaleur élevé et une vitesse anormalement basse des ondes sismiques, en lien avec du magma chaud et un courant ascendant de matière chaude.

💡 Astuce mémo

Lithosphère rigide : conduction ; manteau et noyau externe déformables : convection.

📖 5. Hydrothermalisme de la lithosphère océanique

🔑 Notions clés & Définitions

• Métagabbros : Gabbros métamorphisés par l’action des liquides hydrothermaux.

📝 Points essentiels

• Les liquides hydrothermaux hydratent certains minéraux des roches de la lithosphère océanique et provoquent leur transformation, notamment la formation de serpentine à partir d’olivine et d’amphibole à partir de pyroxène.

• Au niveau des fumeurs noirs, les liquides hydrothermaux ressortent de la croûte à une température comprise entre 250 °C et 400 °C et sous pression.

💡 Astuce mémo

Eau chaude → hydratation des minéraux → métamorphisme des gabbros.

📖 6. Convection mantellique et mouvements des plaques

🔑 Notions clés & Définitions

• Convection mantellique : Transfert couplé de matière et d’énergie comprenant le plongement de matière froide en subduction et la remontée de matière chaude sous les dorsales.

★ À maîtriser

• Après son refroidissement, la lithosphère océanique devient plus dense et s’enfonce dans le manteau au niveau des zones de subduction.

• La subduction entraîne le mouvement horizontal des plaques en surface et leur écartement relatif au niveau des dorsales.

• Les mouvements ascendants de matière chaude au niveau des dorsales assurent le renouvellement de la lithosphère océanique.

Compléments

• Les mouvements convectifs du manteau contribuent essentiellement à la dissipation de l’énergie interne de la Terre.

💡 Astuce mémo

Refroidissement → densification → subduction → mouvements horizontaux des plaques.

📊 Tableaux de synthèse

Croûtes continentale et océanique