Fiche de révision : Structure et dynamique de la Terre

📋 Plan du Cours

1. Enveloppes terrestres et méthodes d’étude
2. Ondes sismiques et structure interne
3. Composition et formation du noyau
4. Champ géomagnétique et habitabilité
5. Rhéologie et déformation terrestre

📅 Repères chronologiques

1. 1909La discontinuité de Mohorovičić a révélé une limite entre la croûte et le manteau terrestres.
2. 1912Gutenberg a identifié une interface entre le manteau et le noyau.
3. 1936Lehmann a découvert la graine, c’est-à-dire le noyau interne solide.

📖 1. Enveloppes terrestres et méthodes d’étude

★ À maîtriser

• La surface de la Terre est recouverte à 70,7 % par l’eau, tandis que l’hydrosphère ne représente que 0,13 % de son volume.

• Les enveloppes profondes de la Terre sont étudiées indirectement en enregistrant les vibrations sismiques à la surface avec des sismographes.

Compléments

• Les forages ont atteint 2,1 km dans la croûte océanique du Pacifique au Mexique et 16 km dans la croûte continentale de l’île de Kola.

• Les ondes sismiques se répartissent en deux ondes de volume et deux ondes de surface, soit quatre types au total.

📖 2. Ondes sismiques et structure interne

🔑 Notions clés & Définitions

• Épicentre : L’épicentre est le point de la surface terrestre où les dégâts d’un séisme sont les plus importants, tandis que le foyer est le lieu souterrain d’origine des ondes sismiques.

★ À maîtriser

📌 Les ondes P sont les premières à arriver car elles sont plus rapides et correspondent à une compression, tandis que les ondes S arrivent ensuite et correspondent à un cisaillement.

📌 Les ondes P se propagent dans les solides, les liquides et les gaz, tandis que les ondes S ne se propagent que dans les solides car un fluide ne résiste pas au cisaillement.

Compléments

• Les ondes de Rayleigh sont les ondes de surface qui causent le plus de dégâts lors d’un séisme car elles transportent davantage d’énergie et font notamment bouger les bâtiments.

💡 Astuce mémo

Les ondes P traversent les fluides, contrairement aux ondes S qui s’arrêtent dans le noyau liquide.

📖 3. Composition et formation du noyau

★ À maîtriser

• La densité moyenne de la Terre est de 5,5, alors que les roches silicatées de surface ont une densité comprise entre 2,7 et 3,3 ; le noyau doit donc être constitué d’un matériau beaucoup plus dense, d’environ 11.

• Le noyau est principalement composé de:

  • environ 90 % de fer
  • 5 % de nickel
  • soufre
  • silicium
  • oxygène

• Le noyau s’est formé par différenciation entre les éléments sidérophiles, attirés par le métal, et les éléments lithophiles, associés aux silicates.

Compléments

• La graine s’est formée par cristallisation lors de la baisse de la température interne de la Terre.

💡 Astuce mémo

Différenciation des éléments → noyau métallique dense ; refroidissement → cristallisation de la graine.

📖 4. Champ géomagnétique et habitabilité

🔑 Notions clés & Définitions

• Champ géomagnétique : Le champ géomagnétique est essentiellement créé par la convection dans le noyau externe liquide et protège la Terre du vent solaire constitué principalement de particules chargées.

★ À maîtriser

• Le champ géomagnétique est composé d’un champ dipolaire représentant 90 % du champ et d’un champ non dipolaire représentant 10 %.

• 🔄 Une inversion géomagnétique comprend: une chute totale de l’intensité du champ dipolaire, un passage par un champ multipolaire complexe, une remontée de l’intensité du champ dipolaire en polarité opposée

Compléments

• Le champ géomagnétique a perdu 10 % de son intensité depuis 1840 et 1,7 % au cours des 20 dernières années.

💡 Astuce mémo

Chute du dipôle → champ multipolaire → polarité opposée.

📖 5. Rhéologie et déformation terrestre

🔑 Notions clés & Définitions

• Fusion partielle : La fusion partielle produit, lors de la fusion progressive des roches minéral par minéral, un mélange de solide et de liquide qui peut ensuite migrer et se rassembler en chambre ou en pluton.

★ À maîtriser

• À l’échelle des temps géologiques, le manteau solide se comporte comme un fluide en convection afin d’évacuer la chaleur du manteau et du noyau, ce qui fonde la tectonique des plaques.

📌 La LVZ est une zone où le rapprochement entre le géotherme et le solidus ramollit les roches et ralentit les ondes sismiques, mais elle reste solide car les ondes S la traversent.

📌 La lithosphère est globalement rigide et constitue les plaques, tandis que l’asthénosphère est ductile et forme la cellule de convection supérieure.

Compléments

📌 L’augmentation de la température et de la pression rend les roches ductiles, plastiques ou visqueuses, ce qui permet leur déformation continue et fonde la tectonique endogène.

💡 Astuce mémo

Lithosphère rigide, asthénosphère ductile : deux comportements mécaniques à l’origine de la tectonique.

📊 Tableaux de synthèse

Ondes P et ondes S