Globe terrestre : Représentation sphérique de la Terre, qui permet d’étudier ses différentes couches internes et leur organisation.
Lithosphère : Couche rigide composée de la croûte et de la partie superficielle du manteau. Selon AUTEUR (date), c’est l’ensemble de la croûte et de la partie supérieure du manteau qui forme une couche solide et cassante.
Asthénosphère : Couche située sous la lithosphère, caractérisée par un état plus visqueux et ductile. Elle est constituée principalement de péridotite et ralentit la propagation des ondes sismiques (zone LVZ).
Manteau : Couche située entre la croûte et le noyau, principalement composée de péridotite, une roche magmatique. Il représente la majeure partie du volume terrestre.
Noyau : Partie centrale de la Terre, composée principalement de nickel et de fer. Il est divisé en noyau externe liquide et noyau interne solide.
Graine : Partie centrale solide du noyau, située à environ 6370 km de profondeur, constituée principalement de fer et de nickel.
La lithosphère comprend la croûte et la partie superficielle rigide du manteau. La lithosphère océanique a une épaisseur moyenne de 100 km, tandis que la lithosphère continentale atteint environ 150 km. Le manteau, constitué principalement de péridotite, est une roche magmatique. La lithosphère repose sur l’asthénosphère, une couche de péridotite où les ondes sismiques ralentissent, témoignant d’un état plus visqueux et ductile. Le noyau externe est liquide, principalement composé de nickel et de fer, tandis que la graine, la partie centrale solide du noyau, se trouve à environ 6370 km de profondeur.
La structure interne du globe terrestre se présente comme un empilement de couches distinctes, chacune ayant ses caractéristiques physiques et compositionnelles propres, allant de la croûte rigide à la graine solide au centre.
Altitude moyenne océanique : Altitude moyenne d’environ -3800 m, correspondant au relief très négatif en milieu océanique. Elle indique que la majorité des fonds océaniques se situe à cette profondeur.
Altitude moyenne continentale : Altitude moyenne d’environ +840 m, représentant le relief positif en milieu continental. Elle traduit la position généralement plus élevée des terres émergées.
Relief océanique négatif : Relief caractérisé par des altitudes inférieures à zéro, avec une moyenne d’environ -3800 m, correspondant aux fonds océaniques profonds.
Relief continental positif : Relief avec des altitudes supérieures à zéro, en moyenne +840 m, correspondant aux terres émergées et reliefs continentaux.
La moyenne d'altitude en milieu océanique est d'environ -3800 m, indiquant un relief très négatif, tandis qu'en milieu continental, elle est de +840 m, traduisant un relief positif. La répartition bimodale des altitudes correspond ainsi à cette différence marquée entre ces deux environnements. Cette bimodalité est directement liée aux différences de densité et de composition chimique des roches entre la croûte océanique et la croûte continentale. La lithosphère océanique, plus dense, forme des fonds marins profonds, tandis que la lithosphère continentale, moins dense, constitue des reliefs plus élevés. La lumière polarisée utilisée en microscopie de roches permet d’étudier ces différences minéralogiques, qui expliquent la répartition bimodale des altitudes terrestres.
La bimodalité des altitudes terrestres reflète directement les différences fondamentales entre la croûte océanique et la croûte continentale, notamment en termes de composition et de densité.
Basalte en coussins
Basalte en filons
AUTEUR (date) : roche magmatique issue de l'écoulement de magma qui se solidifie en formant des filons ou dykes, souvent présents dans la croûte océanique.
Gabbro
AUTEUR (date) : roche magmatique plutonique, formée par refroidissement lent du magma en profondeur, avec une texture grenue.
Croûte océanique
AUTEUR (date) : couche de roches magmatiques, principalement composée de basaltes et gabbros, d’une épaisseur moyenne d’environ 7 km, formant la surface du plancher océanique.
Roches magmatiques plutoniques et éruptives
AUTEUR (date) : roches issues du refroidissement du magma, les premières se forment en profondeur (plutoniques, comme le gabbro), les secondes à la surface lors d’éruptions volcaniques (éruptives, comme le basalte).
La croûte océanique est principalement constituée de basaltes en coussins, de basaltes en filons et de gabbros. Ces roches magmatiques résultent du refroidissement du magma, avec une épaisseur moyenne d’environ 7 km. La croûte océanique est caractérisée par une composition homogène de roches magmatiques sombres et denses, formant une couche mince et uniforme. Sa densité moyenne est de 2,8, supérieure à celle de la croûte continentale. La croûte océanique est principalement formée de basaltes (d = 2,9 à 3,1) et de gabbros, issues de processus de convection et de conduction thermique.
La croûte océanique est caractérisée par une composition homogène de roches magmatiques sombres et denses, formant une couche mince et uniforme d’environ 7 km d’épaisseur.
Granite : Roches magmatiques plutoniques, riches en quartz et feldspaths, caractérisées par une texture grenue. Elles constituent une partie importante du socle granitique de la croûte continentale.
Gneiss : Roches métamorphiques à texture foliée, issues de la transformation de roches préexistantes sous haute pression et température. Leur structure en bandes est typique.
Roches sédimentaires : Roches formées par accumulation, compactage et cimentation de sédiments d’origine détritique ou biologique, ou par précipitation chimique dans l’eau. Elles représentent environ 10 % de la croûte continentale en surface.
Roches métamorphiques : Roches issues de la transformation de roches initiales sous l’effet de variations de pression et/ou de température, sans passage par l’état liquide. Elles constituent environ 45 % de la croûte en surface.
Socle granitique : La base de la croûte continentale, composée principalement de granites, d’une épaisseur d’environ 30 km. Il forme le support des roches sédimentaires et métamorphiques en surface.
La croûte continentale est composée d’environ 10 % de roches sédimentaires, qui se forment dans l’eau par accumulation, puis par compaction de sédiments détritiques ou biologiques, ou par précipitation à partir de solutions. Ces roches reposent sur un socle granitique, qui constitue la base de la croûte. La majorité de la croûte (45 %) est constituée de roches métamorphiques, issues de la transformation de roches initiales sous haute pression et température. La même proportion (45 %) est occupée par des roches magmatiques, principalement des granites. La couche de la croûte continentale a une épaisseur d’environ 30 km. En surface, la composition des roches est très hétérogène, reflet d’une histoire géologique complexe, tandis qu’en profondeur, cette hétérogénéité diminue, laissant place à une plus forte homogénéité.
La croûte continentale est une mosaïque complexe de roches variées, témoignant d’une histoire géologique riche, avec une structure plus épaisse et moins dense que la croûte océanique.
Roches magmatiques éruptives | Définition : Roches issues d’un refroidissement rapide en surface, présentant une texture microlitique avec des cristaux très petits ou absents. | Source : AUTEUR (date) : définition.
Texture grenue | Définition : Texture caractérisée par des cristaux visibles à l'œil nu, indiquant un refroidissement lent en profondeur. | Source : AUTEUR (date) : définition.
Texture microlitique | Définition : Texture où les cristaux sont très petits ou absents, témoignant d’un refroidissement rapide en surface. | Source : AUTEUR (date) : définition.
Composition chimique (silice) | Définition : Quantité de silice présente dans la roche, influençant sa couleur et ses propriétés. Une forte teneur en silice (quartz) donne une couleur claire, une faible teneur une couleur sombre. | Source : AUTEUR (date) : définition.
Les roches magmatiques peuvent être classées selon leur texture et leur composition chimique. Les roches plutoniques, comme le granite ou le gabbro, ont une texture grenue avec des cristaux visibles, résultat d’un refroidissement lent en profondeur. Leur composition chimique influence leur densité, par exemple, le gabbro (densité 2.8) est plus lourd que le granite (densité 2.6), ce qui explique en partie la différence de reliefs entre croûte océanique et continentale.
Les roches éruptives, comme le basalte, ont une texture microlitique, avec des cristaux très petits ou absents, indiquant un refroidissement rapide en surface. La couleur claire du granite est liée à une forte teneur en silice, notamment en quartz, tandis que les basaltes et gabbros, plus sombres, sont pauvres en silice. Sur une lame polarisée, les cristaux du granite (quartz, mica, feldspaths) prennent une couleur caractéristique, tandis que ceux du gabbro (pyroxène, plagioclase, olivine) présentent des cristaux jointifs et colorés. Sur le basalte, les minéraux sont difficiles à repérer en raison de leur petite taille et de la pâte amorphe ou verre environnante.
Les propriétés texturales et chimiques des roches magmatiques, telles que la texture grenue ou microlitique et la teneur en silice, révèlent leur mode de formation et expliquent leur rôle dans la structure et la densité des croûtes terrestre.
Ondes sismiques P (primaires)
Ondes sismiques S (secondaires)
AUTEUR (date) : Les ondes S, ou secondaires, sont également des ondes de profondeur. Elles ne traversent pas les milieux liquides, ce qui permet de déduire la nature liquide ou solide du noyau externe.
Sismogramme
AUTEUR (date) : Le sismogramme est l'enregistrement graphique des ondes sismiques captées par des stations. Il permet d'analyser la nature, la vitesse et la trajectoire des ondes pour étudier la structure interne de la Terre.
Zone d'ombre sismique
AUTEUR (date) : La zone d'ombre sismique, située entre 105° et 143° par rapport au foyer, correspond à une région où les ondes S ne sont pas détectées, révélant la présence d'une discontinuité interne, notamment le noyau liquide.
Sismique réflexion
AUTEUR (date) : La sismique réflexion est une méthode qui consiste à analyser les ondes sismiques réfléchies à une interface entre deux milieux pour localiser des discontinuités internes, comme le Moho. Elle utilise le temps d'arrivée des ondes réfléchies pour déterminer la profondeur de ces interfaces.
Les ondes P et S sont des ondes de profondeur utilisées pour étudier la structure interne de la Terre.
La vitesse des ondes dépend de la densité et des propriétés du milieu traversé. Plus le milieu est dense ou rigide, plus la vitesse est élevée.
La zone d'ombre sismique, située entre 105° et 143°, révèle la présence d'une discontinuité interne, notamment le noyau liquide. En effet, les ondes S ne traversent pas les milieux liquides, ce qui explique leur absence dans cette zone.
La méthode de sismique réflexion permet de localiser des discontinuités comme le Moho en analysant les temps d'arrivée des ondes réfléchies. Elle consiste à tirer une charge de dynamite à proximité de la surface et à enregistrer les ondes réfléchies par différentes stations, permettant ainsi de déterminer la profondeur des interfaces.
Les ondes S ne traversent pas les milieux liquides, ce qui est une indication clé pour déduire la nature liquide du noyau externe. Leur absence dans la zone d'ombre sismique est une preuve directe de cette discontinuité.
L’analyse des ondes sismiques, notamment leur réflexion, réfraction et absence dans certaines zones, est essentielle pour sonder la structure interne invisible de la Terre, en révélant la présence de discontinuités comme le noyau liquide et la limite du Moho.
Discontinuité de Mohorovicic (Moho)
MOHO (Mohorovicic, 1909) : frontière située en moyenne à 30 km de profondeur, séparant la croûte terrestre du manteau. Elle est caractérisée par une brusque augmentation de la vitesse des ondes sismiques, indiquant un changement de composition et d’état entre la croûte solide et le manteau.
Discontinuité de Gutenberg
GUTENBERG (1909) : limite entre le manteau solide et le noyau liquide, située vers 2900 km de profondeur. Elle se manifeste par une chute brutale de la vitesse des ondes P et l’impossibilité de propagation des ondes S, qui ne traversent pas le noyau liquide.
Discontinuité de Lehmann
LEHMANN (1936) : frontière située à environ 5100 km de profondeur, séparant la partie externe liquide du noyau de la graine solide centrale. Elle est détectée par une nouvelle variation de vitesse et par la présence d’une zone d’ombre sismique.
Zone LVZ (Low Velocity Zone)
ZONE LVZ : couche ductile dans le manteau, caractérisée par une baisse significative de la vitesse des ondes sismiques. Elle correspond à l’asthénosphère, où les roches sont partiellement déformables, permettant la convection.
Zone d'ombre sismique
Zone où les stations d’enregistrement ne reçoivent pas les ondes sismiques normalement, en raison de leur réfraction ou absorption par des discontinuités ou zones liquides. Elle témoigne de la présence de frontières ou d’obstacles dans la structure interne de la Terre.
Le Moho, situé en moyenne à 30 km de profondeur dans le domaine continental, marque la limite entre la croûte solide et le manteau. La croûte est solide, tandis que le manteau, en dessous, présente une zone ductile appelée la zone LVZ ou asthénosphère, où les ondes ralentissent. La discontinuité de Gutenberg, vers 2900 km, sépare le manteau solide du noyau liquide. La vitesse des ondes P augmente jusqu’à cette limite, puis diminue brutalement, et les ondes S disparaissent, indiquant que le noyau externe est liquide. La discontinuité de Lehmann, vers 5100 km, sépare le noyau externe liquide de la graine solide centrale. La présence de zones d’ombre sismique, notamment entre 105° et 143° de distance angulaire, confirme ces discontinuités et la nature liquide du noyau externe.
Les discontinuités internes du globe, détectées par des variations brusques de vitesse des ondes sismiques et par la présence de zones d’ombre, définissent les différentes couches physiques et chimiques de la Terre, révélant un intérieur structuré en couches solides et liquides.
| Critère | Croûte océanique | Croûte continentale | Auteur / Référence |
|---|---|---|---|
| Composition | Basalte, gabbro | Granite, gneiss, roches sédimentaires, métamorphiques | — |
| Épaisseur moyenne | Environ 7 km | Environ 30 km | — |
| Densité | 2,8 (d) | Moins dense (données spécifiques non précisées) | — |
| Origine | Formation par refroidissement du magma en surface ou en profondeur | Mélange de processus magmatiques, sédimentaires et métamorphiques | — |
| Texture | Fine à grenue (gabbro) | Grenue (granite), foliée (gneiss) | — |
| Critère | Lithosphère océanique | Lithosphère continentale | Auteur / Référence |
|---|---|---|---|
| Composition | Roches magmatiques sombres et denses | Roches variées (sédimentaires, métamorphiques, magmatiques) | — |
| Épaisseur | Environ 100 km pour la lithosphère océanique | Environ 150 km pour la lithosphère continentale | — |
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Structure du globe — couches principales ?
Croûte, manteau, noyau.
Répartition bimodale — altitudes ?
Relief océanique négatif, continental positif.
Roches de la croûte océanique ?
Basalte, gabbro.
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