Fiche de révision : Structure et dynamique interne de la Terre

📋 Plan du Cours

1. Ondes sismiques et discontinuités
2. Enveloppes structurales du globe
3. Lithosphère et asthénosphère
4. Reliefs continentaux et océaniques
5. Roches et croûtes terrestres
6. Manteau et composition minéralogique
7. Géotherme et transferts thermiques
8. Anomalies thermiques et tectonique

📖 1. Ondes sismiques et discontinuités

★ À maîtriser

• Les ondes P sont des ondes de compression longitudinales, parallèles à leur direction de propagation, enregistrées en premier car elles se déplacent à environ 6 km/s.

• Les ondes S sont des ondes transversales, perpendiculaires à leur direction de propagation, enregistrées après les ondes P à environ 4 km/s et incapables de se propager dans les liquides.

• Les ondes P et S sont des ondes de volume, tandis que les ondes L et R sont des ondes de surface guidées par la surface terrestre et généralement plus amples et plus destructrices.

Compléments

• Les méthodes de sismique réflexion et de sismique réfraction identifient les discontinuités car les ondes sont réfléchies ou réfractées lorsqu'elles traversent des milieux différents.

💡 Astuce mémo

P compriment parallèlement, S cisaillent perpendiculairement

📖 2. Enveloppes structurales du globe

📝 Points essentiels

• Le Moho sépare la croûte du manteau vers 30 km de profondeur, la discontinuité de Gutenberg sépare le manteau du noyau à 2980 km et la discontinuité de Lehmann sépare le noyau externe du noyau interne à 5100 km.

• La croûte terrestre est solide et cassante de 0 à 30 km de profondeur.

• Le manteau supérieur s'étend de 30 à 670 km et le manteau inférieur de 670 à 2980 km ; tous deux sont solides, avec une zone de transition entre eux.

📌 Le noyau externe s'étend de 2980 à 5100 km, est liquide et composé de fer et de nickel, tandis que le noyau interne s'étend de 5100 à 6371 km, est solide et également composé de fer et de nickel.

💡 Astuce mémo

Croûte → manteau → noyau externe → graine

📖 3. Lithosphère et asthénosphère

🔑 Notions clés & Définitions

• Lithosphère : Enveloppe solide et cassante formée par la croûte et le manteau lithosphérique, généralement jusqu'à 100 km de profondeur, et constituant une plaque tectonique.
• Asthénosphère : Partie ductile du manteau supérieur située approximativement entre 100 et 700 km de profondeur, sur laquelle la lithosphère peut se déplacer.

📝 Points essentiels

• La LVZ est une zone de moindre vitesse des ondes sismiques située entre 100 et 200 km de profondeur, où la péridotite présente un comportement plus ductile.

📌 La lithosphère se termine par l'isotherme de 1300 °C, son épaisseur étant plus importante sous les chaînes de montagnes et plus faible au niveau des dorsales.

💡 Astuce mémo

Lithosphère cassante, asthénosphère ductile

📖 4. Reliefs continentaux et océaniques

★ À maîtriser

• Le domaine continental a une altitude moyenne d'environ 300 m, avec des altitudes variant de -50 à +8900 m.

• Le domaine océanique a une altitude moyenne d'environ -4800 m, avec des altitudes allant de 0 à -11000 m dans les fosses océaniques.

Compléments

• La distribution bimodale des altitudes traduit un contraste géologique entre les continents et les océans, notamment dans la nature et la densité des roches.

💡 Astuce mémo

Continents hauts, océans profonds

📖 5. Roches et croûtes terrestres

🔑 Notions clés & Définitions

• Roche : Matériau formé par un assemblage de minéraux.

📝 Points essentiels

📌 Les roches magmatiques proviennent de la cristallisation d'un magma, les roches sédimentaires résultent de l'accumulation de sédiments en surface et les roches métamorphiques résultent de la transformation à l'état solide d'une roche sous l'effet de la pression et de la température.

• La croûte continentale présente une grande diversité de roches, avec une dominante de granite, une densité globale de 2,7 et une épaisseur moyenne de 40 km variant de 30 à 70 km.

• La croûte océanique est composée principalement de basalte et de gabbro, possède une densité globale de 2,9 et une épaisseur de 7 à 10 km.

💡 Astuce mémo

Granite continental, basalte-gabbro océanique

📖 6. Manteau et composition minéralogique

🔑 Notions clés & Définitions

• Péridotite : Roche grenue du manteau principalement constituée de minéraux ferromagnésiens, notamment d'olivine et de pyroxène, avec une densité de 3,3.

📝 Points essentiels

• Le granite est essentiellement composé de:

  • quartz
  • feldspaths
  • micas

• Le basalte contient: des microlites de plagioclases et de pyroxènes, des phénocristaux de pyroxène et d'olivine, du verre volcanique

📌 Le gabbro est une roche grenue complètement cristallisée ayant la même composition chimique et minéralogique que le basalte.

💡 Astuce mémo

Une péridotite dense formant le manteau

📖 7. Géotherme et transferts thermiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Géotherme : Variation de la température en fonction de la profondeur.

★ À maîtriser

• Le gradient géothermique est l'élévation de température par unité de profondeur, exprimée en °C/km ; dans les mines et forages profonds, la température augmente d'environ 3 °C tous les 100 m.

• Le flux géothermique mesure l'énergie dissipée par la surface terrestre et dépend du gradient géothermique ainsi que de la conductivité thermique des roches ; sa valeur moyenne est d'environ 87 mW.m⁻².

📌 Dans la lithosphère, le transfert thermique se fait par conduction sans mouvement global des matériaux, tandis que dans l'asthénosphère et le manteau inférieur il se fait par convection grâce aux mouvements de matière chaude et déformable.

Compléments

• Les principales sources de chaleur interne sont:
  • la cristallisation lente du noyau
  • la désintégration du thorium 232
  • la désintégration de l'uranium 238 et 235
  • la désintégration du potassium 40

💡 Astuce mémo

Conduction dans la lithosphère, convection dans le manteau

📖 8. Anomalies thermiques et tectonique

🔑 Notions clés & Définitions

• Modèle PREM : Modèle théorique de la structure et de la composition de la Terre établi à partir de l'étude des ondes sismiques.

📝 Points essentiels

📌 Une diminution de la vitesse des ondes sismiques indique généralement un compartiment moins dense et plus chaud, tandis qu'une augmentation indique l'inverse.

• Les dorsales et les points chauds présentent des anomalies de haute température associées à la remontée de matière dans une cellule de convection.

• Les zones de subduction présentent des anomalies de faible température liées à la plongée d'une plaque océanique froide dans le manteau chaud.

• Les cellules de convection du manteau sont associées aux mouvements des plaques tectoniques et à des contextes géodynamiques comme les dorsales et les zones de subduction.

💡 Astuce mémo

Chaleur → convection → mouvement des plaques

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des croûtes

Enveloppes et transferts thermiques