Fiche de révision : Structure interne de la Terre

📋 Plan du Cours

1. Roches et minéraux du globe
2. Contrastes entre croûtes continentale et océanique
3. Séismes et propagation des ondes
4. Couches et discontinuités terrestres
5. Lithosphère et asthénosphère
6. Transferts thermiques et tomographie

📖 1. Roches et minéraux du globe

🔑 Notions clés & Définitions

• Roche : Assemblage de minéraux.
• Minéral : Espèce chimique dont les constituants, atomes ou ions, sont organisés en réseau cristallin.

★ À maîtriser

• Les trois grands types de roches sont :
  • les roches sédimentaires
  • les roches métamorphiques
  • les roches magmatiques

📌 Les roches plutoniques refroidissent en profondeur et sont entièrement cristallisées avec une structure grenue, tandis que les roches volcaniques refroidissent en surface et sont partiellement cristallisées, avec du verre et des minéraux, en structure microlithique.

Compléments

• Les roches sédimentaires se forment par accumulation d’éléments et/ou précipitation à partir de solutions et peuvent contenir des fossiles visibles à l’œil nu ou au microscope.

• Les roches métamorphiques résultent de la transformation à l’état solide de roches préexistantes après des modifications de pression et de température.

💡 Astuce mémo

Le magma se solidifie ; les roches préexistantes se transforment à l’état solide.

📖 2. Contrastes entre croûtes continentale et océanique

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse volumique : La masse par unité de volume ; son unité légale dans le système international est le kg/dm³, et elle peut également s’exprimer en g/cm³.

★ À maîtriser

• Les principaux minéraux du granite sont :

  • le quartz
  • les feldspaths potassiques
  • les feldspaths plagioclases
  • la biotite, ou mica noir

• Le basalte est une roche magmatique volcanique à structure microlithique représentative de la croûte océanique, composée principalement de pyroxène, de feldspath plagioclase et d’olivine.

📌 La croûte océanique, principalement constituée de basalte et de gabbro, est homogène horizontalement et verticalement, tandis que la croûte continentale est hétérogène, principalement en surface.

Compléments

• Le gabbro est une autre roche principale de la croûte océanique ; c’est une roche magmatique plutonique à structure grenue, composée principalement de pyroxène et de feldspath plagioclase.

📐 Formule - La densité est la masse volumique d’un matériau divisée par la masse volumique de l’eau, soit $d = \frac{\rho_{matériau}}{\rho_{eau}}$.

📖 3. Séismes et propagation des ondes

🔑 Notions clés & Définitions

• Séisme : Ébranlement brutal du sol provoqué par la rupture de roches en profondeur et accompagné d’une libération d’énergie sous forme d’ondes sismiques.

★ À maîtriser

📌 Le foyer est le lieu d’initiation du mouvement sismique, tandis que l’épicentre est la projection en surface du foyer.

📌 Les ondes P, premières à se propager, sont des ondes de compression-dilatation qui traversent les milieux solides et liquides, tandis que les ondes S, secondes, sont des ondes de cisaillement qui traversent les milieux solides.

Compléments

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

📖 4. Couches et discontinuités terrestres

🔑 Notions clés & Définitions

• Surface de discontinuité : Surface qui sépare deux milieux aux propriétés physiques et/ou chimiques différentes.

★ À maîtriser

• Le modèle PREM distingue la croûte océanique et continentale, le manteau supérieur et inférieur, ainsi que le noyau externe et interne ; les couches sont solides, sauf le noyau externe qui se comporte comme un liquide.

• Les principales discontinuités sont le Moho, à 10 km sous la croûte océanique et 30 km sous la croûte continentale, Gutenberg à 2900 km et Lehmann à 5150 km.

Compléments

• Le rayon de la Terre est d’environ 6400 km.

• La péridotite est la roche représentative du manteau et contient principalement de l’olivine et du pyroxène.

📖 5. Lithosphère et asthénosphère

🔑 Notions clés & Définitions

• Lithosphère : Association de la croûte et de la partie supérieure du manteau supérieur ; son épaisseur moyenne est de 100 à 150 km et elle constitue une enveloppe froide et rigide ou cassante où s’initient les ondes sismiques.
• Asthénosphère : Partie du manteau qui débute par la zone de faible vitesse (LVZ) et se prolonge jusqu’à 670 km de profondeur ; elle est chaude et moins rigide, donc ductile, et constitue un milieu de propagation des ondes sismiques.

📝 Points essentiels

• La limite entre lithosphère et asthénosphère est une limite thermique correspondant à l’isotherme de 1300 °C.

💡 Astuce mémo

Lithosphère froide et rigide ; asthénosphère chaude et ductile.

📖 6. Transferts thermiques et tomographie

🔑 Notions clés & Définitions

• Gradient géothermique : Variation de la température dans les roches en fonction de la profondeur.
• Tomographie sismique : Technique qui caractérise l’intérieur du globe à partir de l’analyse des vitesses de propagation des ondes sismiques.
• Géotherme : Représentation graphique, sous forme de courbe, du gradient géothermique.

★ À maîtriser

📌 La conduction transfère la chaleur de proche en proche par transmission de l’agitation des atomes, sans mouvement global des matériaux, tandis que la convection transfère la chaleur par déplacement du matériau dû aux différences de densité entre zones chaudes et froides.

• Dans la lithosphère, la chaleur est transférée par conduction, ce qui conduit à un gradient géothermique élevé ; dans le reste du manteau, elle est transférée par convection, ce qui conduit à un gradient faible.

Compléments

📌 Une anomalie négative de vitesse des ondes sismiques correspond à la traversée d’un milieu moins dense et anormalement chaud, tandis qu’une anomalie positive correspond à un milieu plus dense et anormalement froid.

• La tomographie sismique met en évidence : les remontées de manteau chaud aux dorsales, les mouvements ascendants de grande ampleur de matière chaude associés aux points chauds, le plongement de la lithosphère dans le manteau aux fosses de subduction

💡 Astuce mémo

Conduction dans la lithosphère → gradient élevé ; convection dans le manteau → gradient faible.

📊 Tableaux de synthèse

Roches représentatives des croûtes