Fiche de révision : Structure terrestre et tectonique des plaques

📋 Plan du Cours

1. Croûtes et roches magmatiques
2. Densité et épaisseur des croûtes
3. Ondes sismiques et discontinuités
4. Enveloppes et dynamique thermique
5. Tomographie et hétérogénéité du manteau
6. Indices géophysiques du mouvement des plaques
7. Points chauds et déplacement des plaques
8. Sédiments et expansion océanique
9. Flux thermique et limites des plaques

📖 1. Croûtes et roches magmatiques

★ À maîtriser

• La Terre est organisée en couches concentriques, notamment la croûte, le manteau et le noyau interne et externe.

📌 Le granite est une roche magmatique plutonique continentale à texture grenue, composée notamment de feldspath, de mica et de quartz.

📌 Le basalte est une roche magmatique volcanique océanique à texture microlithique, composée notamment de pyroxène, de feldspath, d’olivine et de verre.

Compléments

• Le gabbro est une roche magmatique plutonique océanique à texture grenue, composée de feldspath et de pyroxène.

• Un refroidissement rapide du magma laisse peu de temps aux minéraux pour grandir et produit une roche volcanique à texture microlithique, comme le basalte.

• Un refroidissement lent du magma laisse le temps aux minéraux de grandir et produit une roche plutonique à texture grenue, comme le gabbro.

💡 Astuce mémo

Granite continental grenue, basalte océanique microlithique

📖 2. Densité et épaisseur des croûtes

★ À maîtriser

📐 Formule - La densité est le rapport de la masse au volume : $D=\frac{m}{V}$.

📌 La densité du gabbro océanique est supérieure à celle du granite continental.

• La croûte océanique a une épaisseur d’environ 10 km, contre environ 30 km pour la croûte continentale.

Compléments

📐 Formule - Le volume de la roche est $V_{roche}=V_{final}-V_{initial}$.

📖 3. Ondes sismiques et discontinuités

🔑 Notions clés & Définitions

• Zone d’ombre : Région où aucune onde sismique n’est enregistrée, car un obstacle en profondeur réfléchit ou réfracte les ondes lors de leur changement de milieu.
• Discontinuité : Surface séparant deux couches aux propriétés physiques et/ou chimiques différentes.
• Foyer sismique : Point en profondeur à partir duquel les ondes sismiques se propagent dans toutes les directions.

★ À maîtriser

• Les ondes sismiques comprennent : les ondes P de compression-dilatation, les ondes S de cisaillement qui ne se propagent pas dans les liquides, les ondes L de surface

Compléments

• Une discontinuité située à environ 2 900 km de profondeur sépare le manteau solide du noyau externe liquide.

📖 4. Enveloppes et dynamique thermique

🔑 Notions clés & Définitions

• Lithosphère : Comprend la croûte et une partie du manteau et existe sous une forme océanique ou continentale.
• LVZ : Zone vers 100 km de profondeur où la vitesse des ondes diminue et qui correspond au passage de la lithosphère à l’asthénosphère.

★ À maîtriser

• Le modèle PREM, établi à partir de l’étude de la vitesse des ondes sismiques, met en évidence une structure terrestre en couches concentriques.

📌 La conduction transfère la chaleur de proche en proche dans une couche rigide, notamment la lithosphère, sans déplacement de matière, tandis que la convection transfère la chaleur avec déplacement de matière dans le manteau et est plus efficace.

Compléments

• La lithosphère a une épaisseur d’environ 100 km et repose sur l’asthénosphère, plus chaude et ductile.

• Le gradient thermique indiqué est d’environ 30 °C/km dans la croûte et 0,5 °C/km dans le manteau.

📖 5. Tomographie et hétérogénéité du manteau

🔑 Notions clés & Définitions

• Tomographie sismique : Repère les anomalies de vitesse des ondes sismiques par rapport au modèle PREM.

★ À maîtriser

• Les ondes sismiques se propagent plus vite dans un matériau froid et cassant que dans un matériau chaud et ductile.

Compléments

• Une anomalie positive de vitesse de +4 % correspond à une zone plus froide que prévu.

• Une anomalie négative de vitesse de -4 % correspond à une zone plus chaude que prévu.

• Les anomalies de vitesse montrent que la température du manteau est hétérogène, avec des zones froides où les ondes accélèrent et des remontées de matériel chaud où elles ralentissent.

📖 6. Indices géophysiques du mouvement des plaques

🔑 Notions clés & Définitions

• Géodésie spatiale : Utilise des mesures GPS fondées sur des satellites pour observer le mouvement des plaques et mesurer leurs vitesses instantanées.
• Anomalie magnétique : Champ mesuré dans le même sens que le champ actuel pour une anomalie positive, et dans le sens inverse pour une anomalie négative.

★ À maîtriser

• Les plaques lithosphériques sont rigides et en mouvement, et leurs frontières sont associées à des volcans et à des séismes.

• À une dorsale, les laves basaltiques remontent à l’axe, puis repoussent les basaltes plus anciens de chaque côté, ce qui provoque l’expansion du plancher océanique.

Compléments

• Les bandes parallèles d’anomalies magnétiques positives et négatives, disposées de part et d’autre de l’axe d’une dorsale, forment un motif en peau de zèbre et témoignent de l’expansion océanique.

• La distance des anomalies magnétiques à l’axe de la dorsale permet de mettre en évidence la divergence des plaques et de mesurer leur vitesse.

💡 Astuce mémo

Les bandes magnétiques symétriques dessinent un tapis roulant de part et d’autre de la dorsale

📖 7. Points chauds et déplacement des plaques

🔑 Notions clés & Définitions

• Point chaud : Remontée de matériel chaud provenant d’une région fixe du manteau, dont le magma perce épisodiquement la plaque lithosphérique qui se déplace au-dessus.

★ À maîtriser

• À Hawaï, le point chaud est situé au sud-est de l’alignement volcanique et les volcans les plus anciens se trouvent au nord-ouest, ce qui indique un déplacement de la plaque vers le nord-ouest.

Compléments

• L’alignement des volcans d’Hawaï se trouve dans la plaque Pacifique et non à une limite de plaque.

📖 8. Sédiments et expansion océanique

🔑 Notions clés & Définitions

• Sédiment : Particule de roche qui se dépose au fond de l’océan.

★ À maîtriser

• Les sédiments prélevés au contact du basalte de la croûte océanique sont d’autant plus âgés que l’on s’éloigne de la dorsale.

Compléments

• L’augmentation de l’âge des sédiments au contact du basalte avec la distance à la dorsale indique que la croûte océanique est plus âgée en s’en éloignant et met en évidence l’expansion océanique.

📐 Formule - La vitesse est égale à la distance divisée par le temps : $v=\frac{d}{t}$.

💡 Astuce mémo

Éloignement de la dorsale → sédiments plus âgés

📖 9. Flux thermique et limites des plaques

🔑 Notions clés & Définitions

• Flux géothermique : Chaleur libérée par la surface de la Terre, exprimée en mW/m².

★ À maîtriser

📌 Les dorsales en divergence présentent un flux thermique élevé, tandis que les zones de subduction en convergence présentent un flux thermique faible.

Compléments

• Les méthodes géologiques de caractérisation du mouvement des plaques sont : les mesures GPS, l’étude des anomalies magnétiques, l’étude de l’âge des basaltes à partir des données sédimentaires, l’étude des alignements volcaniques liés aux points chauds

💡 Astuce mémo

Flux élevé aux dorsales divergentes, faible en zone de subduction