Fiche de révision : Structure interne de la Terre

📋 Plan du Cours

1. Contraste des altitudes terrestres
2. Familles et roches caractéristiques
3. Contrastes entre les deux croûtes
4. Sismologie et discontinuités terrestres
5. Ondes et modèle PREM
6. Lithosphère et asthénosphère

📖 1. Contraste des altitudes terrestres

📝 Points essentiels

• La répartition des altitudes terrestres est bimodale, car la fréquence des altitudes présente deux maxima correspondant aux domaines océanique et continental.

💡 Astuce mémo

Océan bas, continent haut : deux maxima d’altitude révèlent deux croûtes.

📖 2. Familles et roches caractéristiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Roche magmatique : Roche formée par le refroidissement d’un magma.
• Roche métamorphique : Roche résultant de la modification à l’état solide d’une roche préexistante sous l’effet de la température et/ou de la pression, comme le schiste et le gneiss.
• Roche sédimentaire : Roche formée par la solidification de sédiments déposés sous l’eau, comme le calcaire et la craie.

★ À maîtriser

📌 Les roches volcaniques refroidissent rapidement en surface et présentent une texture hémicristalline, tandis que les roches plutoniques refroidissent lentement en profondeur et présentent une texture holocristalline ou grenue.

Compléments

• Le basalte est une roche magmatique volcanique hémicristalline de la croûte océanique, de densité 2,2, formée par refroidissement rapide.

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

• Le gabbro est une roche magmatique plutonique de la croûte océanique, de densité 3.

• La péridotite est la roche du manteau et sa densité est de 3,2.

📖 3. Contrastes entre les deux croûtes

★ À maîtriser

📌 La croûte océanique est constituée en surface de sédiments et de basaltes, en profondeur de gabbro, mesure environ 7 km d’épaisseur et se situe généralement entre -4000 et -5000 m d’altitude.

📌 La croûte continentale présente en surface des roches sédimentaires, magmatiques ou métamorphiques et contient principalement du granite en profondeur ; son épaisseur moyenne est de 30 km, avec des valeurs de 10 à 70 km, et ses altitudes fréquentes sont comprises entre 0 et 1000 m.

Compléments

• La croûte océanique a un âge compris entre 0 et 200 Ma, tandis que la croûte continentale peut atteindre 5 Ga.

💡 Astuce mémo

Basalte-gabbro sous l’océan, granite sur le continent.

📖 4. Sismologie et discontinuités terrestres

🔑 Notions clés & Définitions

• Séisme : Série de secousses du sol provoquées par la libération soudaine d’énergie lors d’une rupture brutale des roches en profondeur.
• Foyer sismique : Lieu profond où les tensions accumulées dans les roches provoquent leur rupture et libèrent l’énergie à l’origine du séisme.

★ À maîtriser

📐 Formule — À une discontinuité, un rayon sismique est réfléchi selon $i_1=i_2$ et réfracté selon $\sin r=\frac{V_2}{V_1}$.

• Le Moho est la limite entre la croûte et le manteau, et sa profondeur augmente avec le relief, d’environ 10 km près des océans jusqu’à environ 70 km sous l’Himalaya.

Compléments

• Si la vitesse de propagation vérifie V1 < V2, alors l’angle d’incidence i1 est inférieur à l’angle de réfraction r.

💡 Astuce mémo

Rupture des roches → ondes sismiques → réflexion et réfraction aux discontinuités.

📖 5. Ondes et modèle PREM

🔑 Notions clés & Définitions

• Modèle PREM : Modèle de la structure interne de la Terre en couches concentriques : croûte, manteau supérieur, manteau inférieur, noyau externe et noyau interne.

★ À maîtriser

• La zone d’ombre sismique est une bande située entre 103° et 142° de distance angulaire du foyer, où les ondes de volume sont peu reçues, faibles et retardées.

• La discontinuité de Gutenberg sépare le manteau du noyau externe à environ 2 900 km de profondeur et correspond à un changement d’état entre un manteau solide et un noyau externe liquide.

📌 Les ondes P sont les plus rapides, de compression-dilatation et capables de se propager dans les solides et les fluides, tandis que les ondes S sont de cisaillement et ne se propagent que dans les solides.

Compléments

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

• 🔄 L’étude des ondes sismiques repose sur plusieurs observations:

  1. leur propagation
  2. leur vitesse
  3. leur réflexion
  4. leur réfraction
  5. leur arrêt éventuel

💡 Astuce mémo

P puis S ; arrêt des S à 2 900 km ; noyau externe non solide.

📖 6. Lithosphère et asthénosphère

★ À maîtriser

📌 La lithosphère est une couche solide et cassante comprenant la croûte et la partie supérieure du manteau, tandis que l’asthénosphère est solide mais ductile et constitue le reste du manteau supérieur.

📌 La limite inférieure de la lithosphère correspond à l’isotherme de 1300 °C ; au-dessus, les matériaux sont cassants, tandis qu’au-dessous ils sont plus chauds et ductiles.

Compléments

• La vitesse des ondes sismiques augmente généralement lorsque la densité du matériau augmente et diminue lorsque sa température augmente, car l’élévation de température diminue la densité.

• La zone de faible vitesse, ou LVZ, correspond à un ralentissement des ondes dans une péridotite qui reste le même matériau.

💡 Astuce mémo

Lithosphère cassante, asthénosphère ductile : même matériau, comportement différent.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des croûtes

Types d’ondes sismiques