Les forages les plus profonds n’atteignent qu’une douzaine de kilomètres, alors que le rayon de la Terre dépasse 6 300 km. Pour connaître l’intérieur du globe, on utilise des méthodes indirectes : la sismologie, l’étude des roches et les mesures de température. Elles conduisent à un modèle en enveloppes concentriques.
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ULU, le tuteur d’ULUMINE, t’aide à partir de ce cours.
Objectifs
- Exploiter la propagation des ondes sismiques pour localiser des discontinuités
- Comparer croûte continentale, croûte océanique et manteau
- Distinguer lithosphère et asthénosphère
- Relier le gradient géothermique aux modes de transfert de chaleur
1. Les ondes sismiques, sondes de l’intérieur du globe
| Ondes | Caractéristiques |
|---|---|
| P (premières) | Les plus rapides ; ondes de compression ; traversent solides et liquides |
| S (secondes) | Plus lentes ; ondes de cisaillement ; ne traversent pas les liquides |
| L (de surface) | Les plus lentes ; se propagent près de la surface ; souvent les plus destructrices |
La vitesse des ondes dépend de la nature et de l’état des matériaux traversés. Lorsqu’elles changent brusquement de milieu, les ondes sont réfléchies et réfractées : on repère ainsi des discontinuités.
Distance d’un séisme
Plus la station est loin de l’épicentre, plus le retard des ondes S sur les ondes P augmente. Avec des vitesses vP et vS constantes, la distance au foyer vaut : d = Δt × (vP × vS) / (vP − vS).
2. Les grandes discontinuités
| Discontinuité | Profondeur (ordre de grandeur) | Ce qu’elle sépare |
|---|---|---|
| Moho (Mohorovičić) | Environ 5 à 10 km sous les océans, 30 km en moyenne sous les continents (jusqu’à 70 km sous les montagnes) | Croûte / manteau |
| Gutenberg | Environ 2 900 km | Manteau / noyau externe liquide |
| Lehmann | Environ 5 150 km | Noyau externe liquide / graine (noyau interne) solide |
3. Croûtes et manteau : des roches différentes
| Enveloppe | Roches principales | Densité moyenne |
|---|---|---|
| Croûte continentale | Roches de type granite (et roches métamorphiques) | Environ 2,7 |
| Croûte océanique | Basalte en surface, gabbro en profondeur | Environ 2,9 à 3 |
| Manteau | Péridotite (riche en olivine) | Environ 3,3 près de la surface |
Le noyau, beaucoup plus dense, est composé majoritairement de fer et de nickel.
4. Lithosphère et asthénosphère
Vers 100 km de profondeur en moyenne (moins sous les dorsales, davantage sous les vieux continents), les ondes sismiques ralentissent légèrement dans une zone appelée LVZ (zone à moindre vitesse), située dans le manteau. Son sommet marque la limite entre deux enveloppes définies par leur comportement mécanique :
- la lithosphère, rigide : croûte + partie supérieure du manteau (manteau lithosphérique) ;
- l’asthénosphère, ductile : manteau qui peut se déformer lentement, bien qu’il soit solide.
5. La chaleur interne de la Terre
La température augmente avec la profondeur : c’est le gradient géothermique, de l’ordre de 30 °C par kilomètre dans la croûte continentale près de la surface. Une grande partie de cette chaleur provient de la désintégration d’éléments radioactifs contenus dans les roches.
| Mode de transfert | Où ? | Effet |
|---|---|---|
| Conduction | Lithosphère rigide | Transfert lent, sans déplacement de matière : gradient fort |
| Convection | Manteau (dont l’asthénosphère) | Déplacement lent de matière chaude et froide : transfert efficace, gradient faible |
À retenir
- Ondes P (solides et liquides), S (pas dans les liquides), L (surface) : leurs vitesses révèlent les discontinuités.
- Moho (croûte / manteau), Gutenberg (≈ 2 900 km, manteau / noyau liquide), Lehmann (≈ 5 150 km, graine solide).
- Croûte continentale granitique, croûte océanique basaltique et gabbroïque, manteau péridotitique.
- Lithosphère rigide sur asthénosphère ductile mais solide ; conduction dans la lithosphère, convection dans le manteau.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.