Fiche de révision : Structure interne du globe terrestre

📋 Plan du Cours

1. Reliefs et croûtes terrestres
2. Roches des croûtes continentale et océanique
3. Ondes sismiques et discontinuités
4. Enveloppes internes et états physiques
5. Température et transferts thermiques
6. Tomographie et anomalies thermiques

📖 1. Reliefs et croûtes terrestres

★ À maîtriser

• La répartition des altitudes terrestres est bimodale : les reliefs océaniques se situent majoritairement entre − 6 000 et − 3 000 m, tandis que les reliefs continentaux se trouvent majoritairement entre 0 et + 1 000 m.

Compléments

• Les terres émergées couvrent 30 % de la surface terrestre, soit 150 × 10⁶ km², et les terres immergées en couvrent 70 %, soit 360 × 10⁶ km².

• L’Everest atteint 8 848 m d’altitude et la fosse des Mariannes atteint − 11 034 m de profondeur dans le texte du cours.

💡 Astuce mémo

Continents hauts, océans profonds

📖 2. Roches des croûtes continentale et océanique

★ À maîtriser

• La croûte océanique, d’une épaisseur moyenne de 7 km, est généralement constituée de basalte dans sa partie supérieure et de gabbro dans sa partie inférieure.

• Le basalte et le gabbro sont des roches magmatiques de même composition chimique et minéralogique, principalement formées de pyroxènes et de feldspaths, et leur densité est d’environ 2,9 à 3.

📌 Le gabbro présente une texture grenue, entièrement constituée de gros cristaux jointifs, tandis que le basalte présente une texture microlitique avec de petits cristaux dispersés dans une matière minérale non cristallisée.

• La croûte continentale a une épaisseur moyenne de 30 km et sa roche la plus représentative est le granite, de densité d’environ 2,7.

Compléments

• Le granite est constitué de :
  • quartz
  • feldspath
  • mica

💡 Astuce mémo

Granite continental, basalte et gabbro océaniques

📖 3. Ondes sismiques et discontinuités

🔑 Notions clés & Définitions

• Séisme : Libération brutale d’énergie lors de la rupture de roches soumises à de fortes contraintes; cette énergie se propage sous forme d’ondes sismiques.
• Discontinuité : Surface séparant deux milieux ayant des propriétés physico-chimiques différentes; une onde peut y être réfléchie ou réfractée.

★ À maîtriser

📌 Les ondes P, ou ondes premières, sont les plus rapides et se propagent dans les solides et les fluides, tandis que les ondes S, ou ondes secondes, ne se propagent que dans les milieux solides.

Compléments

• Les ondes de surface sont les moins rapides et se propagent dans les zones superficielles du globe; elles sont responsables de la plupart des dégâts sismiques.

• Lorsqu’une onde sismique atteint une discontinuité, une partie est réfléchie dans le même milieu et une partie est réfractée en changeant de trajectoire et de vitesse dans le nouveau milieu.

• L’assemblage de sismogrammes enregistrés en plusieurs stations après un même séisme permet de construire des hodochrones; leur étude montre que l’intérieur du globe est organisé en couches concentriques.

💡 Astuce mémo

Foyer → propagation → réflexion ou réfraction

📖 4. Enveloppes internes et états physiques

★ À maîtriser

• Le Moho sépare la croûte du manteau et se caractérise par une augmentation brutale de la vitesse des ondes P et S à leur passage dans le manteau, constitué de péridotite de densité 3,3.

📌 La lithosphère, rigide et cassante, comprend la croûte et le manteau superficiel rigide, tandis que l’asthénosphère est une partie ductile du manteau.

• La discontinuité de Gutenberg, située à 2 900 km de profondeur, sépare le manteau du noyau, principalement constitué de fer.

• La zone d’ombre des ondes P s’étend entre 11 500 et 15 500 km du foyer sismique, et l’absence d’ondes S après 15 500 km indique que le noyau externe est liquide.

• La discontinuité de Lehmann, située à 5 150 km de profondeur, sépare le noyau externe liquide du noyau interne solide, appelé graine.

Compléments

• Le modèle PREM, établi dans les années 80 à partir des études sismologiques, délimite des enveloppes concentriques séparées par des discontinuités.

• La croûte océanique a une épaisseur moyenne de 7 km, contre 30 km pour la croûte continentale.

💡 Astuce mémo

Manteau solide, noyau externe liquide, graine solide

📖 5. Température et transferts thermiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Gradient géothermique : Augmentation de la température des roches par unité de profondeur, généralement exprimée en °C/km.
• Géotherme : Courbe décrivant les variations de température en fonction de la profondeur.

★ À maîtriser

• Le gradient géothermique moyen est de 30 °C/km dans la croûte continentale, de 10 à 30 °C/km dans la lithosphère et d’environ 0,3 °C/km dans l’asthénosphère.

📌 Dans la lithosphère rigide, la conduction transfère la chaleur de proche en proche sans déplacement de matière, tandis que la convection transfère la chaleur avec déplacement de matière.

• Lorsque la température dépasse 1 300 °C, en moyenne à partir de 100 km de profondeur, les péridotites du manteau deviennent ductiles, ce qui marque le contraste entre lithosphère et asthénosphère.

Compléments

• La température augmente avec la profondeur et atteint environ 5 000 °C au centre de la Terre.

💡 Astuce mémo

Conduction sans matière, convection avec matière

📖 6. Tomographie et anomalies thermiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Tomographie sismique : Méthode identifiant des anomalies thermiques localisées à l’intérieur du globe à partir des variations de vitesse des ondes sismiques par rapport au modèle PREM.

★ À maîtriser

📌 Les ondes sismiques sont accélérées dans les zones froides et plus rigides, tandis qu’elles sont ralenties dans les zones chaudes et moins rigides.

Compléments

• Dans les zones de subduction, une anomalie thermique négative correspond à l’enfoncement d’une lithosphère plus froide dans l’asthénosphère.

• Au niveau des points chauds, une anomalie thermique positive révèle un panache de matériel chaud provenant du manteau profond et remontant localement par convection thermique.

💡 Astuce mémo

Zone froide → ondes accélérées ; zone chaude → ondes ralenties