Fiche de révision : Structure interne de la Terre

📋 Plan du Cours

1. Organisation de la croûte terrestre
2. Roches observées à la surface
3. Caractéristiques des roches crustales
4. Répartition des altitudes terrestres
5. Caractéristiques de la péridotite
6. Ondes sismiques et enveloppes terrestres
7. Discontinuités et modèle PREM
8. Chaleur et transferts thermiques

📖 1. Organisation de la croûte terrestre

★ À maîtriser

• La croûte terrestre comprend deux grands ensembles, la croûte océanique et la croûte continentale, qui reposent sur le manteau.

Compléments

• Le Moho sépare la croûte du manteau.

📖 2. Roches observées à la surface

★ À maîtriser

• Le fond des océans est recouvert d’une couche de sédiments, mais les roches sédimentaires n’y sont pas majoritaires et forment une fine couverture.

Compléments

• Les légendes des cartes géologiques permettent d’identifier les grands types de roches à l’affleurement, c’est-à-dire en surface.

• La roche du manteau est généralement trop profonde pour être accessible, mais peut apparaître sous forme d’inclusions dans des roches volcaniques.

📖 3. Caractéristiques des roches crustales

★ À maîtriser

• Le basalte est une roche sombre, parfois vacuolaire, de densité 2,9 et de texture microlithique.

• Le basalte contient les constituants suivants :

  • verre volcanique
  • microlithes de plagioclases
  • pyroxènes
  • parfois des olivines
  • de petits oxydes

• Le gabbro est une roche foncée, entièrement cristallisée, à texture grenue ou microgrenue et de densité 3.

• Le granite est une roche claire, entièrement cristallisée, à texture grenue et de densité 2,7.

Compléments

• Le gabbro contient les minéraux suivants :

  • clinopyroxènes
  • orthopyroxènes
  • feldspaths plagioclases
  • amphiboles
  • oxydes

• Le granite contient les minéraux suivants : quartz, feldspaths, micas, sous forme de biotite noire ou de muscovite argentée, parfois des amphiboles

📖 4. Répartition des altitudes terrestres

★ À maîtriser

• Les terres émergées couvrent 150 millions de km², soit environ 29 % de la surface terrestre, et leur altitude moyenne indiquée est de +300 m.

• Les mers et océans couvrent 360 millions de km², soit environ 71 % de la surface terrestre, et leur profondeur moyenne indiquée est de −4 800 m.

Compléments

• Le graphique indique une altitude de 8 848 m pour le mont Everest et une profondeur de 11 022 m pour la fosse des Mariannes.

📖 5. Caractéristiques de la péridotite

★ À maîtriser

• La péridotite contient plus de 60 % d’olivine, ainsi que des orthopyroxènes et des clinopyroxènes.

Compléments

• La péridotite est une roche verte, parfois oxydée et de couleur ocre, à texture grenue entièrement cristallisée et de densité 3,2.

📖 6. Ondes sismiques et enveloppes terrestres

🔑 Notions clés & Définitions

• Séisme : Libération brutale d’énergie lors de la rupture de roches soumises à des contraintes.

★ À maîtriser

📌 Les ondes P sont des ondes de compression enregistrées en premier, tandis que les ondes S sont des ondes de cisaillement enregistrées ensuite et ne se propagent pas dans les liquides.

📌 La lithosphère est rigide et cassante, tandis que l’asthénosphère située en dessous est plus ductile et souple.

Compléments

• L’énergie libérée au foyer d’un séisme se dissipe sous forme d’ondes sismiques qui se propagent dans les roches et à leur surface.

• Les ondes de surface L sont enregistrées plus tardivement que les ondes de volume, sont les plus destructrices et leur amplitude décroît rapidement avec la distance.

• La lithosphère océanique a une épaisseur moyenne de 100 km, contre 150 km pour la lithosphère continentale.

💡 Astuce mémo

Les ondes S traversent les solides, mais pas les liquides.

📖 7. Discontinuités et modèle PREM

🔑 Notions clés & Définitions

• Discontinuité : Surface de contact entre deux milieux, à laquelle les ondes sismiques peuvent être réfléchies ou réfractées.

★ À maîtriser

• Le Moho sépare la croûte terrestre du manteau et se situe à une profondeur allant de 10 km sous le plancher océanique à près de 90 km sous les hauts plateaux continentaux. - Andrija Mohorovicic, 1909

• La discontinuité de Gutenberg se situe à 2 900 km de profondeur et sépare le manteau constitué de péridotites du noyau externe liquide, composé d’un alliage fer-nickel. - Beno Gutenberg, 1912

• La discontinuité de Lehmann se situe à 5 100 km de profondeur et sépare le noyau externe liquide du noyau interne solide. - Inge Lehmann, 1936

• Le manteau comprend le manteau lithosphérique solide sous la croûte, le manteau asthénosphérique plus ductile et le manteau inférieur plus solide ; les deux premières parties constituent le manteau supérieur.

Compléments

• Le modèle PREM (Preliminary Reference Earth Model), proposé en 1981 à partir de données sismiques et d’études en laboratoire, décrit la structure interne de la Terre et ses propriétés élastiques, notamment la masse volumique et les vitesses des ondes P et S.

• La LVZ (Low Velocity Zone), située dans le manteau asthénosphérique, correspond à une zone où les péridotites sont moins visqueuses que dans le manteau lithosphérique et qui est épaisse d’environ une centaine de kilomètres.

💡 Astuce mémo

Moho → Gutenberg → Lehmann : croûte-manteau → manteau-noyau externe → noyau externe-interne.

📖 8. Chaleur et transferts thermiques

★ À maîtriser

📌 La conduction transfère la chaleur de proche en proche sans mouvement de matière, tandis que la convection transfère la chaleur par mouvement de matière et constitue le mécanisme le plus efficace.

Compléments

• La tomographie sismique met en évidence les mouvements convectifs chauds ascendants et froids descendants en révélant des anomalies de vitesse des ondes par rapport au modèle PREM.

💡 Astuce mémo

Conduction sans matière en mouvement ; convection avec mouvement de matière.