Fiche de révision : Structure du globe terrestre

📋 Plan du Cours

1. Reliefs et composition des croûtes
2. Propriétés physiques des roches crustales
3. Propagation des ondes sismiques
4. Structure interne et enveloppes terrestres
5. Tomographie et mouvements du manteau

📖 1. Reliefs et composition des croûtes

★ À maîtriser

📌 La partie superficielle de la croûte continentale contient des roches sédimentaires, magmatiques et métamorphiques d’âges différents, tandis que sa profondeur est majoritairement granitique.

• La croûte océanique a une composition plus homogène que la croûte continentale.

Compléments

• Le domaine continental présente des reliefs variés, notamment des plaines, des plateaux continentaux et des chaînes de montagnes pouvant atteindre 8 850 m d’altitude.

• La majorité de la surface continentale se situe entre 0 et +1 000 m d’altitude.

📖 2. Propriétés physiques des roches crustales

★ À maîtriser

📌 Le basalte et le gabbro de la croûte océanique sont plus denses que le granite qui constitue majoritairement la croûte continentale.

Compléments

📐 Formule - La masse volumique d’une roche se calcule par la relation $M_{\text{roche}} = \frac{m}{V}$, où $m$ est sa masse et $V$ son volume.

• La densité d’une roche est le rapport de sa masse volumique à celle de l’eau, égale à 1 g/ml, et la densité est sans unité.

📖 3. Propagation des ondes sismiques

🔑 Notions clés & Définitions

• PREM : Le PREM (Preliminary Reference Earth Model) est un modèle de l’évolution de la vitesse des ondes sismiques dans le globe, construit à partir de nombreuses données sismologiques mises en relation avec les propriétés des roches.

📝 Points essentiels

• Les ondes P, premières et de compression, se propagent dans les milieux solides et liquides, tandis que les ondes S, secondes et de cisaillement, se propagent dans les solides mais pas dans les liquides.

• La vitesse des ondes P et S augmente dans un milieu plus rigide, dense et/ou froid, et diminue dans un milieu plus ductile et/ou chaud.

• À une discontinuité séparant deux milieux aux propriétés différentes, les ondes sismiques sont réfléchies et/ou réfractées et leur vitesse varie brusquement.

💡 Astuce mémo

P passe dans les liquides ; S s’arrête

📖 4. Structure interne et enveloppes terrestres

★ À maîtriser

• Les données sur le trajet et la vitesse des ondes sismiques ont permis d’établir un modèle interne de la Terre composé de couches aux propriétés et compositions différentes, séparées par des discontinuités.

• De la surface vers le centre, les principales limites internes sont :

  • le Moho entre la croûte et le manteau
  • Gutenberg entre le manteau et le noyau externe
  • Lehmann entre le noyau externe et le noyau interne

📌 Le noyau externe est liquide, tandis que le noyau interne, aussi appelé graine, est solide.

📌 La lithosphère est rigide et cassante, tandis que l’asthénosphère est plus ductile.

• La lithosphère, épaisse d’environ 100 km, comprend la croûte continentale ou océanique et une partie du manteau supérieur appelée manteau lithosphérique.

Compléments

• La LVZ, située dans le manteau supérieur entre environ 100 et 200 km de profondeur, est une zone où la vitesse des ondes diminue.

📌 La lithosphère continentale est plus épaisse que la lithosphère océanique.

📌 Le manteau lithosphérique et le manteau asthénosphérique ont la même composition pétrologique, la péridotite, mais des propriétés mécaniques différentes, l’asthénosphère étant plus visqueuse et ductile.

💡 Astuce mémo

Moho → Gutenberg → Lehmann : croûte, manteau, noyaux

📖 5. Tomographie et mouvements du manteau

🔑 Notions clés & Définitions

• Tomographie sismique : La tomographie sismique est une méthode qui cartographie la structure interne de la Terre à partir de l’enregistrement des séismes et des anomalies de vitesse des ondes par rapport au PREM.

📝 Points essentiels

• Les anomalies de vitesse sismique sont interprétées comme des hétérogénéités thermiques du manteau liées à ses mouvements de convection.

📌 Aux fosses océaniques, les anomalies de vitesse positives indiquent un matériau plus dense et froid et révèlent la lithosphère plongeant dans l’asthénosphère en zone de subduction.

📌 Aux dorsales océaniques et dans les régions de volcanisme de point chaud, les anomalies de vitesse négatives indiquent un matériau moins dense et plus chaud et révèlent une remontée de panache dans le manteau.

💡 Astuce mémo

Anomalie positive froide descend ; anomalie négative chaude remonte

📊 Tableaux de synthèse

Ondes P et S

Anomalies tomographiques