Fiche de révision : Structure interne du globe terrestre

📋 Plan du Cours

1. Contrastes entre croûtes continentale et océanique
2. Minéraux et types de roches
3. Ondes sismiques et structure superficielle
4. Lithosphère et asthénosphère en subduction
5. Discontinuités et structure profonde
6. Modèle PREM et vitesses sismiques

📖 1. Contrastes entre croûtes continentale et océanique

📝 Points essentiels

• La distribution bimodale des altitudes entre continents et fonds océaniques traduit des différences de nature, de densité et d’épaisseur entre les deux croûtes.

• La croûte continentale a une densité d’environ 2,7 et une épaisseur moyenne de 35 km.

• La croûte océanique a une densité d’environ 3 et une épaisseur moyenne de 7 km.

💡 Astuce mémo

Continent épais et moins dense ; océan mince et plus dense

📖 2. Minéraux et types de roches

🔑 Notions clés & Définitions

• Minéral : Espèce chimique naturelle, le plus souvent organisée en motif cristallin, classée selon sa composition atomique et son agencement cristallographique.

★ À maîtriser

• La croûte océanique comprend des sédiments, du basalte en coussins puis en filons, et du gabbro en profondeur.

📌 Les roches volcaniques refroidissent rapidement et ont une structure microlithique, tandis que les roches plutoniques refroidissent lentement et ont une structure grenue.

Compléments

• En surface, la croûte continentale présente une composition hétérogène comprenant notamment du granite, de la craie et du gneiss.

• En profondeur, la croûte continentale est principalement constituée de granitoïdes et de roches métamorphiques telles que les granulites.

💡 Astuce mémo

Volcanique microlithique, plutonique grenue

📖 3. Ondes sismiques et structure superficielle

★ À maîtriser

• Un séisme résulte de la rupture brutale de roches consolidées en profondeur au foyer, qui libère de l’énergie sous forme de chaleur et d’ondes sismiques.

📌 Les ondes P, les plus rapides, traversent les solides et les fluides, tandis que les ondes S ne se propagent que dans les solides.

• À une discontinuité, les ondes sismiques peuvent être réfléchies dans leur milieu ou réfractées en changeant de milieu, de trajectoire et de vitesse.

• Le Moho est la discontinuité entre la croûte et le manteau, marquée par une augmentation brutale des vitesses des ondes P et S due au changement de nature des roches.

Compléments

• Les ondes de surface sont les moins rapides, mais leur forte amplitude est à l’origine de la plupart des dégâts sismiques.

• La vitesse des ondes P varie avec la nature, les propriétés mécaniques et l’état du matériau, ainsi qu’avec la pression et la température.

💡 Astuce mémo

P traverse solides et fluides ; S seulement les solides

📖 4. Lithosphère et asthénosphère en subduction

★ À maîtriser

• Dans les zones de subduction, les anomalies de vitesse sismique révèlent une structure froide plongeant dans une région plus chaude.

• Wadati et Bénioff ont observé que les foyers sismiques des zones de subduction s’alignent sur un plan incliné d’environ 100 km d’épaisseur, plongeant jusqu’à 700 km de profondeur.

• La LVZ, située approximativement entre 100 et 200 km de profondeur, est une couche du manteau supérieur où les ondes P et S ralentissent et qui constitue la partie supérieure de l’asthénosphère.

📌 La lithosphère comprend la croûte et le manteau lithosphérique et est rigide et cassante, tandis que l’asthénosphère sous-jacente est moins rigide et plus ductile.

Compléments

• La lithosphère océanique atteint au maximum 100 km d’épaisseur, contre 200 km pour la lithosphère continentale.

• La limite lithosphère-asthénosphère correspond approximativement à l’isotherme de 1300 °C, et la limite inférieure de l’asthénosphère se situe vers 670 km de profondeur.

💡 Astuce mémo

Lithosphère froide et rigide plonge → anomalies sismiques et thermiques

📖 5. Discontinuités et structure profonde

★ À maîtriser

• La zone d’ombre des ondes P, située entre 105° et 143° de distance angulaire à l’épicentre, révèle la discontinuité de Gutenberg à 2 900 km de profondeur.

• La discontinuité de Gutenberg sépare le manteau du noyau, plus dense.

📌 La discontinuité de Lehman sépare le noyau externe liquide du noyau interne solide, ou graine, à environ 5 150 km de profondeur.

Compléments

• Le modèle PREM décrit la Terre comme des enveloppes concentriques séparées par des discontinuités, notamment le Moho, Gutenberg et Lehman.

💡 Astuce mémo

Moho → Gutenberg → Lehman

📖 6. Modèle PREM et vitesses sismiques

★ À maîtriser

• Le modèle PREM utilise les trajets et vitesses des ondes sismiques pour décrire l’état physique des matériaux et les variations de masse volumique avec la profondeur.

Compléments

📐 Formule - La vitesse des ondes P dépend des modules d’incompressibilité $K$, de cisaillement $\mu$ et de la masse volumique $\rho$ selon $V_p=\sqrt{\frac{K+\frac{4}{3}\mu}{\rho}}$.

• Dans un même matériau, la vitesse des ondes P augmente avec la profondeur, car l’augmentation de K et de μ liée à la pression dépasse celle de la masse volumique.

📊 Tableaux de synthèse

Caractéristiques des croûtes