Lernzettel: Structure interne et tectonique de la Terre

📋 Plan du Cours

1. Contrastes d'altitude et propriétés des croûtes continentale et océanique
2. Roches magmatiques et métamorphiques du socle continental et océanique
3. Utilisation des ondes sismiques pour étudier la structure interne de la Terre
4. Discontinuités majeures dans la structure terrestre : Moho, Gutenberg et Lehmann
5. Preuves géologiques et magnétiques de la mobilité horizontale des plaques lithosphériques
6. Processus de divergence océanique : accrétion, magmatisme et métamorphisme hydrothermal aux dorsales
7. Mécanismes et conséquences de la subduction : sismicité, métamorphisme et magmatisme associés
8. Collision continentale : épaississement crustal et structures tectoniques associées

📖 1. Contrastes d'altitude et propriétés des croûtes continentale et océanique

🔑 Notions clés & Définitions

• Roches : Granite (plutonisme) et Volcanisme explosif (magma visqueux).
• Croûte continentale : Forage, prélèvement des "carottes"
• Croûte océanique : Partie de la croûte terrestre située sous les océans, plus fine, d'environ 10 km d'épaisseur, composée en surface de basalte, une roche magmatique volcanique à refroidissement rapide, et en profondeur de gabbro, avec une densité d'environ 3.

📝 Points essentiels

• La surface terrestre présente une distribution bimodale des altitudes avec une altitude moyenne de +300 m pour les continents et une profondeur moyenne de -5000 m pour les océans.
• La croûte continentale a une épaisseur de 30 à 50 km, est composée principalement de granite (roche magmatique plutonique grenue) et de roches sédimentaires, avec une densité d'environ 2,7.

💡 À retenir

Les différences d'altitude entre continents et océans reflètent les propriétés distinctes et la composition des croûtes terrestre, notamment leur épaisseur, leur densité et leur nature rocheuse.

📖 2. Roches magmatiques et métamorphiques du socle continental et océanique

🔑 Notions clés & Définitions

• Formation : Processus de création des roches magmatiques et métamorphiques, impliquant le refroidissement, la cristallisation ou la transformation sous pression et température.
• Minéraux : Composants cristallins constitutifs des roches, tels que quartz, micas et feldspaths, présents dans le granite.

📝 Points essentiels

• Le granite, issu du refroidissement lent d'un magma en profondeur, est une roche magmatique plutonique grenue composée de quartz, micas et feldspaths, avec une densité d'environ 2,7.
• Le basalte, formé par refroidissement rapide en surface, possède une texture microlitique ou amorphe, souvent vitrifiée.
• Le gabbro, ayant la même composition minérale que le basalte, se forme par refroidissement lent en profondeur, présentant une texture grenue.
• Le granite peut se transformer en gneiss sous l'effet de pression et de température, processus de métamorphisme.

💡 À retenir

Le granite, issu du refroidissement lent d'un magma en profondeur, est une roche magmatique plutonique grenue composée de quartz, micas et feldspaths, avec une densité d'environ 2,7.

📖 3. Utilisation des ondes sismiques pour étudier la structure interne de la Terre

🔑 Notions clés & Définitions

• Propagation : Déplacement des ondes dans toutes les directions, leur intensité diminuant avec la distance.
• Surface : L'intensité est la plus forte à l'épicentre (à la verticale du foyer). Le foyer se situe souvent à quelques dizaines de km.
• Il existe 2 types d'ondes utilisés : Générées lors de la rupture d'un bloc rocheux en profondeur au niveau du foyer.

📝 Points essentiels

• Les ondes sismiques sont générées par la rupture d'un bloc rocheux au foyer et se propagent dans toutes les directions avec une intensité maximale à l'épicentre.
• L'étude des vitesses des ondes sismiques permet de déduire la composition et l'état des différentes couches internes de la Terre, avec des variations de vitesse indiquant des changements de milieu.

💡 À retenir

L'étude des propriétés de propagation des ondes sismiques permet de déduire la structure et la composition interne de la Terre.

📖 4. Discontinuités majeures dans la structure terrestre : Moho, Gutenberg et Lehmann

🔑 Notions clés & Définitions

• Lithosphère : Partie superficielle rigide de la Terre comprenant la croûte et le manteau supérieur rigide, limitée par l'isotherme de 1300°C.
• Moho : Discontinuité marquant la limite entre la croûte terrestre et le manteau, située à environ 30 km de profondeur sous les continents et 10 km sous les océans.
• Asthénosphère : Manteau (solide, ductile, non cassant).

📝 Points essentiels

• La discontinuité de Gutenberg sépare le manteau du noyau à une profondeur d'environ 2900 km.
• La discontinuité de Lehmann correspond à la limite entre le noyau externe liquide et le noyau interne solide, située vers 5170 km de profondeur.
• MOHO : Limite entre la Croûte et le Manteau. Profondeur moyenne : 30 km (continent) / 10 km (océan).
• Gutenberg : Limite Manteau / Noyau (2900 km).

💡 À retenir

Les principales frontières internes de la Terre, telles que Moho, Gutenberg et Lehmann, marquent des changements physiques et chimiques majeurs.

📖 5. Preuves géologiques et magnétiques de la mobilité horizontale des plaques lithosphériques

🔑 Notions clés & Définitions

• Anomalies magnétiques : Bandes symétriques par rapport à la dorsale, témoignant de l'accrétion océanique et de la mobilité des plaques, avec une aimantation rémanente enregistrée dans la croûte.
• Âge des sédiments : Augmentation progressive de l'épaisseur et de l'ancienneté des sédiments en s'éloignant de l'axe des dorsales, indiquant une formation progressive de la croûte océanique.
• Points chauds : Alignement de volcans liés à des zones de remontée de magma fixe, permettant de déterminer la vitesse et la direction du déplacement des plaques lithosphériques.

📝 Points essentiels

• Les anomalies magnétiques symétriques de part et d'autre des dorsales océaniques témoignent de l'accrétion océanique et de la mobilité des plaques.
• Les alignements de volcans liés aux points chauds montrent la direction et la vitesse de déplacement des plaques lithosphériques.

💡 À retenir

Les anomalies magnétiques symétriques de part et d'autre des dorsales océaniques témoignent de l'accrétion océanique et de la mobilité des plaques.

📖 6. Processus de divergence océanique : accrétion, magmatisme et métamorphisme hydrothermal aux dorsales

🔑 Notions clés & Définitions

• Évolution : Processus de transformation des roches caractérisé par le refroidissement et l'hydratation, conduisant à des modifications minéralogiques et structurales.
• Accrétion océanique : Formation de nouvelle lithosphère océanique par la remontée de magma chaud au niveau des dorsales, créant ainsi de la croûte océanique.
• Métamorphisme hydrothermal : Modification des roches due à l'interaction avec des fluides chauds lors du refroidissement et de l'hydratation au niveau des dorsales.

📝 Points essentiels

• La divergence océanique se caractérise par l'accrétion de nouvelle lithosphère via la remontée de magma chaud au niveau des dorsales.
• La fusion partielle de la péridotite due à la baisse de pression produit du magma qui forme le gabbro en profondeur et le basalte en surface.
• Le refroidissement et l'hydratation des roches au niveau des dorsales entraînent un métamorphisme hydrothermal, transformant les gabbros en métagabbros à hornblende et chlorite.
• (voir schéma magma en profondeur qui refroidit lentement)
• Magmatisme : Baisse de pression -> Fusion partielle de la péridotite.

💡 À retenir

La création de nouvelle croûte océanique aux dorsales implique la remontée de magma issu de la fusion partielle de la péridotite, suivie du refroidissement et de l'hydratation des roches, ce qui provoque un métamorphisme hydrothermal transformant les gabbros.

📖 7. Mécanismes et conséquences de la subduction : sismicité, métamorphisme et magmatisme associés

🔑 Notions clés & Définitions

• Séquence : Succession métamorphique caractérisée par la transformation progressive des roches de la plaque plongeante, passant des schistes verts aux schistes bleus contenant du glaucophane, puis aux éclogites composées de grenat et jadéite, liée à la déshydratation.
• Magmatisme : Processus de formation de magmas granitiques et de volcanisme explosif résultant de la fusion partielle de la péridotite hydratée de la plaque chevauchante, induite par l'eau libérée lors de la déshydratation de la plaque subduite.
• Cause : Phénomène géodynamique provoqué par la densité plus élevée de la lithosphère océanique par rapport à l'asthénosphère, entraînant la plongée de cette lithosphère sous une autre plaque.
• Sismicité : Distribution des foyers sismiques le long d'une zone inclinée appelée plan de Wadati-Benioff, correspondant à la zone de subduction où la plaque plongeante génère des séismes.

📝 Points essentiels

• La sismicité associée à la subduction suit le plan de Wadati-Benioff, une zone inclinée de foyers sismiques.
• L'eau libérée par la plaque subduite induit la fusion partielle de la péridotite hydratée de la plaque chevauchante, générant un magmatisme granitique et un volcanisme explosif.

💡 À retenir

L'eau libérée par la plaque subduite induit la fusion partielle de la péridotite hydratée de la plaque chevauchante, générant un magmatisme granitique et un volcanisme explosif.

📖 8. Collision continentale : épaississement crustal et structures tectoniques associées

🔑 Notions clés & Définitions

• Du cours à ajouter : Coupe d'une dorsale avec failles normales]
• Mécanisme : L'affrontement de deux plaques continentales de densité similaire empêche la subduction, conduisant à une collision directe.
• Structures : Failles inverses, Plis, Chevauchements et Nappes de charriage.
• Racine crustale : Zone d'épaississement profond de la croûte située sous les chaînes de montagnes formées par la collision continentale.

📝 Points essentiels

• La collision continentale résulte de l'affrontement de deux plaques continentales de densité similaire, empêchant la subduction.
• Elle provoque un épaississement crustal important, formant un relief élevé et une racine crustale profonde.
• La racine crustale est une zone d'épaississement sous les chaînes de montagnes résultant de la collision.

💡 À retenir

Elle provoque un épaississement crustal important, formant un relief élevé et une racine crustale profonde.

📊 Tableaux de Synthèse

Comparaison des propriétés des croûtes continentale et océanique

Type de croûte	Épaisseur (km)	Composition principale	Densité
Continentale	30 à 50	Granite, roches sédimentaires	2,7
Océanique	10	Basalte, gabbro	3

Discontinuités majeures dans la structure terrestre

Discontinuité	Profondeur (km)	Caractéristiques
Moho	30 (continent), 10 (océan)	Limite croûte/manteau
Gutenberg	2900	Limite manteau/noyau
Lehmann	5170	Limite noyau externe/noyau interne

⚠️ Pièges & Confusions Fréquentes

1. Confusion entre la composition minérale et la densité des roches.
2. Mélanger la profondeur des discontinuités avec leur nature physique.
3. Confondre la nature ductile de l'asthénosphère avec la rigidité de la lithosphère.
4. Confusion entre la formation des roches magmatiques et métamorphiques.
5. Mélanger la propagation des ondes sismiques avec leur origine.
6. Confondre la discontinuité de Moho avec la limite entre la croûte et le manteau.
7. Confusion entre la subduction et la collision continentale.

✅ Checklist Examen

1. Revoir la différence entre croûte continentale et océanique.
2. Maîtriser les discontinuités majeures et leur profondeur.
3. Comprendre la propagation des ondes sismiques.
4. Étudier les processus de divergence océanique.
5. Connaître les mécanismes de subduction.
6. Savoir les preuves géologiques de la mobilité des plaques.
7. Différencier collision continentale et subduction.
8. Identifier les roches magmatiques et métamorphiques.
9. Comprendre la formation des dorsales et la magmatisme hydrothermal.
10. Étudier la structure interne de la Terre.