La structure interne de la Terre - Cours de SVT Première avec Maxicours

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La structure interne de la Terre

Objectif
Les apports de la sismologie ont permis de mettre en évidence des discontinuités dans les structures profondes du globe délimitant une structure interne bien précise.
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
C’est l’étude des ondes sismiques au niveau des zones de subduction qui a permis de mettre en évidence la distinction entre la lithosphère et l’asthénosphère (des structures plus froides plongeant dans des structures plus chaudes).
a. La lithosphère
Il s'agit de l’enveloppe la plus superficielle du globe terrestre, d’une épaisseur moyenne de 100 km.
Elle comprend la croûte et la partie supérieure du manteau supérieur jusqu’à une zone très particulière appelée la LVZ (low velocity zone).
Cette zone sépare le manteau supérieur en 2 parties. Elle se trouve vers 100 km de profondeur et s’étend jusqu’à 230 km de profondeur. La vitesse des ondes sismiques y est fortement réduite, d’où son nom.
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.


Doc. 1 : Vitesse de ondes P et S au niveau permettant d’identifier la LVZ

b. L'asthénosphère
Elle est comprise entre 100 km et 670 km de profondeur. C’est la partie inférieure du manteau supérieur. Les matériaux sont de nouveau plus rigides, la vitesse des ondes y est plus importante.
Ces deux zones sont également séparées par l’isotherme 1 300 °C, qui marque la limite basse de la lithosphère.



L'essentiel
La Terre a un rayon de 6 400 km. De la surface vers le centre de la Terre, on trouve la croûte (océanique ou continentale), un manteau supérieur, un manteau inférieur puis un noyau (dont la partie externe est liquide).
L’étude de la vitesse des ondes sismiques a permis un autre découpage. De la surface vers le centre de la Terre on trouve la lithosphère (croûte océanique ou continentale + partie supérieure du manteau supérieur), l’asthénosphère (partie inférieure du manteau supérieur), le manteau inférieur et le noyau.


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