Fiche de révision : Structure et dynamique de la Terre

📋 Plan du Cours

1. Croûtes et roches magmatiques
2. Densité et épaisseur des croûtes
3. Ondes sismiques et discontinuités
4. Modèle interne et propriétés des enveloppes
5. Transfert thermique et anomalies
6. Mesures des mouvements des plaques
7. Expansion océanique et anomalies magnétiques
8. Points chauds et déplacement des plaques
9. Indices de l’expansion et flux géothermique

📖 1. Croûtes et roches magmatiques

★ À maîtriser

📌 La croûte continentale est principalement associée au granite, tandis que la croûte océanique est associée au basalte et au gabbro.

• Un refroidissement rapide du magma forme une roche volcanique à texture microlithique, car les minéraux n’ont pas le temps de grandir.

• Un refroidissement lent du magma forme une roche plutonique à texture grenue, car les minéraux ont le temps de grandir.

Compléments

• Le granite est une roche magmatique plutonique continentale à texture grenue, dont les minéraux sont visibles.

• Le granite contient les minéraux suivants :

  • feldspath
  • mica
  • quartz

• Le basalte est une roche magmatique volcanique océanique à texture microlithique, dont les minéraux ne sont pas visibles à l’œil nu.

• Le gabbro est une roche magmatique plutonique océanique à texture grenue.

• Le basalte contient du feldspath et du pyroxène.

💡 Astuce mémo

Granite continental grenue, basalte océanique microlithique

📖 2. Densité et épaisseur des croûtes

★ À maîtriser

📌 La densité du gabbro associé aux océans est supérieure à celle du granite associé aux continents.

• La croûte océanique mesure environ 10 km d’épaisseur, contre environ 30 km pour la croûte continentale.

Compléments

📐 Formule - La densité est le rapport de la masse au volume : $\rho = \frac{m}{V}$.

📐 Formule - Le volume de la roche mesuré par déplacement d’eau vaut $V = V_{\text{final}} - V_{\text{initial}}$.

💡 Astuce mémo

Gabbro plus dense que granite → croûte océanique plus mince

📖 3. Ondes sismiques et discontinuités

🔑 Notions clés & Définitions

• Onde sismique : Vibration libérée au foyer d’un séisme, qui se propage dans toutes les directions et peut être enregistrée par un sismomètre.
• Zone d’ombre : Région où aucune onde sismique n’est enregistrée, parce qu’un obstacle en profondeur réfléchit ou réfracte les ondes lors de leur passage entre des milieux différents.
• Discontinuité : Surface séparant deux couches dont les propriétés physiques et/ou chimiques diffèrent.

★ À maîtriser

• Les trois types d’ondes sismiques sont :
  • les ondes P, de compression-dilatation
  • les ondes S, de cisaillement, qui ne se propagent pas dans les liquides
  • les ondes L, de surface

Compléments

• Une discontinuité située à environ 2 900 km de profondeur sépare le manteau solide du noyau externe liquide.

📐 Formule - La vitesse d’une onde est égale à la distance parcourue divisée par le temps : $v = \frac{d}{t}$.

📖 4. Modèle interne et propriétés des enveloppes

★ À maîtriser

• Le modèle PREM met en évidence une organisation de la Terre en couches concentriques à partir de l’étude de la vitesse des ondes sismiques.

• La lithosphère comprend la croûte et une partie du manteau.

• La LVZ, ou zone à faible vitesse, se situe vers 100 km de profondeur et correspond au passage de la lithosphère à l’asthénosphère.

Compléments

📌 La lithosphère est rigide et cassante, tandis que l’asthénosphère sous-jacente est chaude et ductile.

• Le plan de Wadati-Benioff montre que la lithosphère plonge dans l’asthénosphère lors de la subduction.

📖 5. Transfert thermique et anomalies

★ À maîtriser

📌 Les ondes sismiques se propagent plus vite dans un matériau froid et cassant que dans un matériau chaud et ductile.

• La conduction transfère la chaleur de proche en proche sans déplacement de matière et caractérise les couches rigides, notamment la lithosphère.

• La convection transfère la chaleur avec déplacement de matière et se produit dans le manteau.

Compléments

• La tomographie sismique repère des anomalies de vitesse des ondes par rapport au modèle PREM.

• Une anomalie positive de vitesse de +4 % correspond à une zone plus froide.

• Une anomalie négative de −4 % correspond à une zone plus chaude.

• Une remontée de matériel chaud dans le manteau peut ralentir les ondes sismiques et correspondre à un point chaud.

💡 Astuce mémo

Froid : ondes accélérées ; chaud : ondes ralenties

📖 6. Mesures des mouvements des plaques

🔑 Notions clés & Définitions

• Géodésie spatiale : Utilisation de mesures fondées sur des satellites, notamment les données GPS, pour observer les mouvements des plaques.

★ À maîtriser

• La lithosphère est découpée en plaques rigides en mouvement, dont les frontières sont marquées par des volcans et des séismes.

Compléments

• L’utilisation des données GPS depuis la fin du XXe siècle permet d’observer les mouvements des plaques et d’en mesurer les vitesses instantanées.

📖 7. Expansion océanique et anomalies magnétiques

★ À maîtriser

• Au fond des océans, des bandes parallèles d’anomalies magnétiques positives, correspondant au champ mesuré comme l’actuel, alternent avec des bandes négatives, correspondant à un champ mesuré comme l’inverse de l’actuel.

• Les bandes d’anomalies magnétiques sont disposées de part et d’autre de l’axe de la dorsale et mettent en évidence l’expansion océanique ainsi que la divergence des plaques.

• À la dorsale, des laves basaltiques remontent et repoussent les basaltes anciens de chaque côté, ce qui entraîne l’expansion du plancher océanique.

Compléments

• Les minéraux de magnétite enregistrent les caractéristiques du champ magnétique terrestre au moment de leur formation.

• Le champ magnétique terrestre est représenté comme celui d’un aimant droit placé au centre de la Terre, avec des pôles nord et sud, une direction et une intensité.

💡 Astuce mémo

Les bandes magnétiques alternées forment une peau de zèbre de part et d’autre de la dorsale

📖 8. Points chauds et déplacement des plaques

🔑 Notions clés & Définitions

• Point chaud : Région fixe du manteau d’où remonte du matériel chaud, capable de percer épisodiquement la lithosphère sous-jacente.

★ À maîtriser

• Quand une plaque lithosphérique se déplace au-dessus d’un point chaud fixe, des volcans se forment successivement et leur alignement permet de déduire la direction et la vitesse du déplacement de la plaque.

Compléments

• L’alignement des volcans d’Hawaï se trouve dans la plaque Pacifique et non à une limite de plaque.

• À Hawaï, le point chaud fixe se situe au sud-est de l’alignement volcanique, tandis que les volcans les plus anciens se trouvent au nord-ouest, indiquant un déplacement de la plaque vers le nord-ouest.

💡 Astuce mémo

Point chaud fixe → volcan jeune au sud-est → édifices plus anciens vers le nord-ouest

📖 9. Indices de l’expansion et flux géothermique

🔑 Notions clés & Définitions

• Flux géothermique : Chaleur libérée par la surface de la Terre, exprimée en mW/m².

★ À maîtriser

📌 Les dorsales en divergence présentent un flux thermique élevé, tandis que les zones de subduction en convergence présentent un flux thermique faible.

• Les forages montrent que les sédiments au contact du basalte océanique sont plus âgés à mesure que l’on s’éloigne de la dorsale, ce qui indique que la croûte océanique est également plus âgée loin de la dorsale.

Compléments

📐 Formule - La vitesse d’expansion se calcule par le rapport de la distance au temps : $v = \frac{d}{t}$.

• Les méthodes géologiques d’étude du mouvement des plaques sont : les données GPS, l’étude des anomalies magnétiques, l’étude de l’âge des basaltes à partir des données sédimentaires, l’étude des alignements de volcans liés aux points chauds