Fiche de révision : Structure et dynamique de la Terre

📋 Plan du Cours

1. Contrastes entre océans et continents
2. Roches de la croûte terrestre
3. Organisation profonde des croûtes
4. Fondements de la sismologie
5. Discontinuités et zones d’ombre
6. Types d’ondes sismiques
7. Modèle PREM de la Terre
8. Lithosphère et asthénosphère

📖 1. Contrastes entre océans et continents

★ À maîtriser

📌 La répartition des altitudes terrestres est bimodale, avec deux maxima correspondant aux domaines océanique et continental.

• Les altitudes les plus fréquentes sont de -4000 à -5000 m dans le domaine océanique et de 0 à 1000 m dans le domaine continental.

• La croûte océanique est âgée de 0 à 230 Ma environ, tandis que la croûte continentale peut atteindre 5,4 Ga.

Compléments

• La croûte océanique mesure environ 7 km d’épaisseur, tandis que la croûte continentale mesure en moyenne 30 km, avec une épaisseur comprise entre 10 et 70 km.

💡 Astuce mémo

Océan profond et jeune, continent émergé et ancien

📖 2. Roches de la croûte terrestre

🔑 Notions clés & Définitions

• Roche sédimentaire : Roche formée par solidification de sédiments déposés sous l’eau, comme le calcaire et la craie.

★ À maîtriser

📌 Les roches volcaniques résultent d’un refroidissement rapide du magma en surface et possèdent une texture partiellement cristallisée, tandis que les roches plutoniques résultent d’un refroidissement lent en profondeur et possèdent une texture entièrement cristallisée.

• Le basalte est une roche magmatique volcanique de la croûte océanique, de densité 2,9.

• Le granite est une roche magmatique plutonique représentative de la croûte continentale, de densité 2,7.

Compléments

• Le gabbro est une roche magmatique plutonique de la croûte océanique, de densité 3, et la péridotite est une roche du manteau, de densité 3,2.

💡 Astuce mémo

Refroidissement rapide → basalte ; refroidissement lent → granite

📖 3. Organisation profonde des croûtes

📝 Points essentiels

• 🔄 Sous les océans, les roches se succèdent de la surface vers la profondeur selon l’ordre suivant:

  1. eau
  2. sédiments
  3. basalte
  4. gabbros
  5. péridotite du manteau supérieur

• La croûte continentale de surface est très variée et comprend des roches sédimentaires, magmatiques ou métamorphiques, tandis que sa profondeur est principalement constituée de roches granitiques et de granites métamorphisés.

💡 Astuce mémo

Océan : eau → sédiments → basalte → gabbro → péridotite

📖 4. Fondements de la sismologie

🔑 Notions clés & Définitions

• Séisme : Secousse du sol provoquée par une libération soudaine d’énergie lors d’une rupture brutale des roches en profondeur.

★ À maîtriser

📌 Le foyer est le lieu profond de la rupture à l’origine du séisme, tandis que l’épicentre est le point de la surface situé à la verticale du foyer, où les dégâts sont les plus importants.

Compléments

• À une discontinuité, une onde sismique est à la fois réfléchie et réfractée lorsqu’elle passe d’un milieu à un autre.

📐 Formule — D’après les lois de Descartes, le rayon réfléchi vérifie $i_1=i_2$ et le rayon réfracté vérifie $\sin r=\frac{V_2}{V_1}$.

💡 Astuce mémo

Rupture des roches → énergie → ondes sismiques

📖 5. Discontinuités et zones d’ombre

★ À maîtriser

• La zone d’ombre sismique se situe entre les distances angulaires 103° et 142° à partir du foyer et reçoit peu d’ondes de volume, de faible amplitude et retardées.

• La discontinuité de Gutenberg, située vers 2900 km de profondeur, sépare le manteau solide du noyau externe liquide.

Compléments

• La zone d’ombre des ondes sismiques a mis en évidence une discontinuité entre le manteau et le noyau externe.

💡 Astuce mémo

Manteau solide, noyau externe liquide

📖 6. Types d’ondes sismiques

★ À maîtriser

• Les ondes P sont les premières enregistrées, les plus rapides, de compression-dilatation, et se propagent dans les milieux solides et fluides.

• Les ondes S sont enregistrées après les ondes P, sont des ondes de cisaillement et se propagent uniquement dans les milieux solides.

• La vitesse des ondes sismiques augmente avec la densité du matériau et diminue lorsque sa température augmente.

Compléments

• Les ondes L sont des ondes de surface, de forte amplitude, les plus lentes, qui se propagent dans les couches les plus superficielles de la Terre.

💡 Astuce mémo

P rapides, S solides, L superficielles

📖 7. Modèle PREM de la Terre

🔑 Notions clés & Définitions

• Modèle PREM : Modèle décrivant la Terre comme un ensemble de couches concentriques établies grâce à la propagation, la vitesse et la trajectoire des ondes sismiques.

★ À maîtriser

• Le modèle PREM distingue:
  • la croûte
  • le manteau supérieur
  • le manteau inférieur
  • le noyau externe
  • le noyau interne

📌 L’arrêt des ondes S vers 2900 km de profondeur indique que le noyau externe n’est pas solide.

Compléments

• Les changements de trajet des ondes sismiques mettent en évidence des discontinuités, car les ondes y sont réfléchies ou réfractées.

💡 Astuce mémo

Croûte → manteau supérieur → manteau inférieur → noyau externe → noyau interne

📖 8. Lithosphère et asthénosphère

🔑 Notions clés & Définitions

• Lithosphère : Couche superficielle solide et cassante de la Terre, comprenant la croûte et la partie supérieure du manteau supérieur appelée manteau lithosphérique.
• Asthénosphère : Partie du manteau située sous la lithosphère, solide mais ductile au-delà de l’isotherme 1300 °C.

★ À maîtriser

📌 La limite entre lithosphère et asthénosphère ne correspond pas à un changement de matériau, mais à un changement de comportement mécanique.

Compléments

• La limite inférieure de la lithosphère correspond approximativement à l’isotherme 1300 °C et la lithosphère repose sur l’asthénosphère.

💡 Astuce mémo

Lithosphère rigide et cassante, asthénosphère ductile

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des croûtes terrestre