La structure interne de la Terre - Maxicours

La structure interne de la Terre

Objectifs
  • Connaitre les différentes couches de la surface vers le centre de la Terre (croûte, manteau, noyau).
  • Distinguer la lithosphère et l'asthénosphère.
Points clés
  • La Terre a un rayon de 6 400 km. L’étude de la vitesse de propagation des ondes sismiques a permis de définir deux découpages en couches concentriques différents.
  • Dans le premier découpage, de la surface vers le centre de la Terre, on trouve :
    • la croûte (océanique ou continentale) ;
    • un manteau supérieur ;
    • un manteau inférieur ;
    • un noyau (dont la partie externe est liquide).
  • Dans le second découpage, de la surface vers le centre de la Terre, on trouve :
    • la lithosphère (croûte + partie supérieure du manteau supérieur) ;
    • l’asthénosphère (partie inférieure du manteau supérieur) ;
    • le manteau inférieur ;
    • le noyau.
      La discontinuité qui sépare la lithosphère de l'asthénosphère s'appelle la LVZ. Elle s'explique par une isostasie à 1300°C.

 

Pour bien comprendre

Mise en évidence de la structure interne du globe terrestre par l'étude des ondes sismiques.

1. Les différentes couches

Les différentes couches composant la structure interne du globe ont été mise en évidence par des discontinuités dans les vitesses des ondes sismiques (lorsqu’elles traversent les différentes couches). D’une couche à l’autre, les matériaux changent de densité et de composition chimique, ce qui fait varier la vitesse des ondes sismiques.

a. La croûte
  • La croûte continentale
    Elle est relativement peu épaisse, surtout formée de roches granitiques. Son épaisseur moyenne est de 15 à 20 km (mais elle peut atteindre jusqu’à 70 à 80 km sous les grandes chaînes de montagnes telles que les Andes boliviennes).
  • La croûte océanique
    Plus dense et plus mince (6 à 7 km) que la croûte continentale, elle est formée essentiellement de roches basaltiques en surface et de gabbros plus en profondeur.

Il est à noter qu’on trouve également, au niveau de la croûte, une couverture sédimentaire : mince pellicule de sédiments produits et redistribués à la surface de la croûte par les agents d’érosion (vent, eau, glace).

b. Le manteau

Il est séparé de la croûte par la discontinuité du Moho (Mohorovicic). Le passage de cette discontinuité se traduit pas une accélération des ondes sismiques.
C’est l’enveloppe la plus importante du globe terrestre puisqu’elle représente environ 84 % du volume terrestre et 68 % de sa masse. Il descend jusqu’à 2 990 km de profondeur, jusqu’à la limite avec le noyau.
Il se décompose en 2 parties :

  • Le manteau supérieur.
    Son épaisseur est comprise entre le Moho et 670 km de profondeur. Il est composé de péridotites.
  • Le manteau inférieur.
    Il est compris entre 670 et 2 900 km de profondeur où apparaît la discontinuité de Gutenberg qui le sépare du noyau. Il est plus dense que le manteau supérieur, du fait d’une densité croissante. Juste au-dessus de cette zone, à la base du manteau, se trouve la couche dite D’ : il s’agit d’une couche épaisse d’environ 200 km, qui assure un certain couplage entre noyau et manteau.
c. Le noyau

Séparé du manteau par la discontinuité de Gutenberg, il s’étend jusqu’à 6 380 km de profondeur.
Il représente environ 14,5 % du volume terrestre et 31 % de la masse : il se divise en un noyau interne solide et un noyau externe liquide (ou enveloppes interne et externe).
Il est constitué essentiellement de fer.

  • Le noyau externe liquide
    Il est liquide (fer fondu entre autre), d’une épaisseur comprise entre 2 900 km et 5 100 km de profondeur.
  • Le noyau interne solide
    Il est séparé du noyau externe par la discontinuité de Lehmann vers 5 100 km de profondeur.
    On l’appelle également la graine. Il est solide, avec du fer presque pur.
2. Le concept de lithosphère et d'asthénosphère
a. La lithosphère

Il s'agit de l’enveloppe la plus superficielle du globe terrestre, d’une épaisseur moyenne de 100 km.
Elle est rigide et comprend la croûte terrestre (océanique ou continentale) et la partie supérieure du manteau supérieur jusqu’à une zone très particulière appelée la LVZ (low velocity zone) où les matériaux deviennent ductiles.



b. L'asthénosphère

Elle est comprise entre la lithosphère et le manteau inférieur, soit entre 100-200 km (LVZ) et 670 km de profondeur. C’est la partie inférieure du manteau supérieur. Les matériaux y sont rigides, la vitesse des ondes y est plus importante.
 

c. La Low Velocity Zone

La LVZ sépare le manteau supérieur en 2 parties. Elle se trouve entre 100 km et 200 km de profondeur. La vitesse des ondes sismiques y est réduite, d’où son nom. Elle correspond à des conditions de températures (isotherme 1300°C) qui rendent les péridotites ductiles.
 

 

 

Doc. 1 : Localisation de la LVZ

En fonction du type de croûte qui sera présent en surface la profondeur de la LVZ va varier.

  • La profondeur de la LVZ sous la lithosphère océanique est d’environ 30 à 90 km.
  • La profondeur de la LVZ sous la lithosphère continentale varie de 110 à 230 km.

Dans cette zone de moindre vitesse, les matériaux sont plus ductiles et confèrent ainsi une mobilité aux plaques lithosphériques sur une zone plus rigide : l’asthénosphère.

 

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