Chapitre 1 : La structure du globe terrestre

Quelles sont les différences entre les croûtes continentales et océaniques ?

I. Des contrastes importants entre continents et océans (Séance 01)A. Des reliefs contrastés

La distribution des altitudes de la croûte terrestre est bimodale : l'altitude moyenne enmilieu continental est de l'ordre de + 840 m, en milieu océanique elle est de - 3800 m.

Source : Belin 1ère Spé

B. Des roches différentes

La croûte océanique est constituée, de la surface vers la profondeur, de sédiments,de basaltes en coussins, de basaltes en filons, puis de gabbros.Les basaltes et les gabbros sont des roches magmatiques constituées depyroxènes, d'olivines et de feldspaths plagioclases.Dans les gabbros, toute la roche est cristallisée et les minéraux sont visibles à l’œil nu(structure grenue). Dans les basaltes, on observe des minéraux non visibles à l’œil nu(microlites) et du verre (pâte non cristallisée). C’est une structure microlitique.

Les roches continentales sont plus hétérogènes : on y observe des rochessédimentaires, des roches magmatiques, essentiellement de la famille desgranites, et des roches métamorphiques.Les roches sédimentaires se forment dans l'eau, par accumulation puis compaction desédiments d'origine détritique ou biologique, et/ou par précipitations d’élémentsminéraux.Les roches métamorphiques résultent d'une transformation à l'état solide de roches,en raison de variations de pression et/ou de température.

La densité du basalte et du gabbro est supérieure à celle du granite.

Source : Belin 1ère Spé

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LA DISTRIBUTION BIMODALE DU

RELIEF TERRESTRE

LES DIFFÉRENCES GÉOLOGIQUES

ENTRE CONTINENTS ET OCÉANS

Quelles informations apportent les séismes sur la structure interne du globe ?

II. L’apport des études sismologiques (Séance 02)A. Les séismes et ondes sismiques

Un séisme résulte de la libération brutale d’énergie lors d’une rupture de rochessoumises à des contraintes. Les ondes sismiques libérées se propagent à partir dufoyer dans toutes les directions.On distingue plusieurs types d’ondes sismiques :

- Les ondes P (premières) de compression, les plusrapides, se propagent dans les solides et les liquides.- Les ondes S (secondes) de cisaillement ne sepropagent que dans les solides.- Les ondes de surface se propagent dans lescouches superficielles et sont les plus destructrices.

Source : Belin 1ère Spé

La vitesse de propagation des ondes sismiques dépend de la nature des rochestraversées, de leur rigidité et de leur température. Les ondes sont réfléchies ouréfractées quand elles passent d’un milieu à un autre. La surface de contact entre lesdeux milieux est appelée discontinuité.

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LES ONDES SISMIQUES

B. Les discontinuités profondes

Les informations tirées du trajet et de la vitesse des ondes sismiques permettent decomprendre la structure interne de la Terre et de construire le modèle PREM(Preliminary Reference Earth Model). On distingue trois couches concentriquesséparées par des discontinuités : la croûte, le manteau et le noyau.Le Moho est la discontinuité séparant la croûte du manteau. La croûte continentale estplus épaisse (30 km en moyenne) que la croûte océanique (7 km). Le manteau,composé de péridotites, ayant une densité plus importante que la croûte, celaexplique l’augmentation brutale de vitesse des ondes P à la limite croûte-manteau.La discontinuité de Gutenberg à 2 900 km de profondeur sépare le manteau du noyauexterne liquide. Ce changement de milieu explique la présence d’une zone d’ombresismique pour les ondes P entre 11 500 et 14 500 km et la disparition des ondes Saprès 11 500 km.La discontinuité de Lehman est située à 5 100 km de profondeur entre le noyauexterne liquide et le noyau interne solide.

Source : Belin 1ère Spé

C. La lithosphère et l’asthénosphère

L’étude de la vitesse des ondes sismiques en fonction de la profondeur montre unediminution des vitesses pour des profondeurs supérieures à 100 km, et sur uneépaisseur d’environ 200 km : c’est la LVZ (Low Velocity Zone) ou zone de faiblevitesse. Elle sépare deux milieux au comportement mécanique différent :

- On appelle lithosphère l’ensemble rigide situé au-dessus de la LVZ formé par lacroûte (continentale ou océanique) et la partie du manteau rigide (= manteaulithosphérique). Elle est de 100 de km en moyenne. Les études sismologiquesmontrent que la croûte continentale est plus épaisse que la croûte océanique.- L’asthénosphère est constituée des roches ductiles situées en dessous de la LVZ.

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LES DISCONTINUITÉS AU SEIN DU GLOBE TERRESTRE

Que nous apprend l’étude thermique du globe ?

III. L’apport des études thermiques (Séance 03)

Les mesures de températures réalisées dans les mines ou les forages montre que latempérature de la Terre augmente avec la profondeur. C’est le gradientgéothermique (30°C par km en moyenne).Deux modes de transfert de chaleur sont mis en évidence :

- Des transferts par conduction : transferts de chaleur peu efficaces de proche enproche ayant lieu dans la lithosphère rigide.- Des transferts par convection : mécanismes efficaces de transfert thermique avecmouvement de matière (mouvement de convection) ayant lieu dans le manteau oudans le noyau externe liquide.

L’étude thermique du globe montre que la limite entre lithosphère et asthénosphèrecorrespond à une température de 1 300°C, qui modifie le comportement despéridotites du manteau.

La tomographie sismique permet d'identifier des variations localisées de températureà l'intérieur du globe (anomalies thermiques), à partir des variations de vitesse desondes sismiques par rapport au modèle PREM.Dans les zones de subduction, une anomalie thermique négative correspond àl’enfoncement de la lithosphère, plus froide, dans l’asthénosphère.Au niveau des zones volcaniques de point-chaud, il est possible de déceler uneanomalie thermique positive à l’intérieur du manteau. Il s’agit d’un panache de matérielchaud provenant du manteau profond et remontant localement par convectionthermique.

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Source : Bordas 1ère Spé

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LA STRUCTURE DU GLOBE TERRESTRE