Croûte terrestre : Couche superficielle solide de la Terre, divisée en croûte continentale et croûte océanique.
| Paramètre | Croûte continentale | Croûte océanique |
|---|---|---|
| Épaisseur | 30-70 km | 5-10 km |
| Composition | Granite, gneiss, schiste | Basalte, gabbro |
| Densité | ≈ 2.7 g/cm³ | ≈ 3.0 g/cm³ |
| Vieillissement | Jusqu'à 4 Ga | Moins de 200 Ma |
La croûte continentale est principalement composée de roches granitiques (silice + alumine), plus légères. La croûte océanique est basique (basalte/gabbro), plus dense.
La croûte continentale est plus épaisse (30-70 km) que la croûte océanique (5-10 km) en raison des processus de collision et d'accrétion.
La croûte continentale peut atteindre 4 milliards d'années, tandis que la croûte océanique est constamment recyclée (moins de 200 Ma).
La croûte océanique est plus dense (3.0 g/cm³) que la croûte continentale (2.7 g/cm³), ce qui explique leur comportement différent en subduction.
• Composition différente : Granitique vs basique
• Épaisseur variable : Continentale plus épaisse
• Recyclage : Croûte océanique constamment renouvelée
La croûte continentale (granitique, 30-70 km, 2.7 g/cm³) est plus épaisse, moins dense et plus ancienne que la croûte océanique (basique, 5-10 km, 3.0 g/cm³). Ces différences influencent leur comportement tectonique.
Manteau terrestre : Couche située entre la croûte et le noyau, constituée principalement de péridotite.
Le manteau s'étend de la base de la croûte (discontinuité de Mohorovičić) à la limite noyau (discontinuité de Gutenberg), soit environ 2900 km d'épaisseur.
Le manteau est principalement composé de péridotite (olivine, pyroxènes, spinelle ou grenat selon la profondeur), riche en Fe et Mg.
Le manteau supérieur (0-660 km) comprend la lithosphère rigide et l'asthénosphère ductile. Le manteau inférieur (660-2900 km) est plus dense et homogène.
Le manteau est solide mais ductile à grande échelle de temps. Sa densité augmente avec la profondeur (3.3 à 5.7 g/cm³).
Cycle magmatique : Source des magmas par fusion partielle
Convection mantellique : Moteur des mouvements tectoniques
Réservoir de chaleur : Maintient l'activité interne de la Terre
• Composition homogène : Péridotite dans l'ensemble
• Division structurale : Manteau supérieur et inférieur
• Propriétés ductiles : Solide mais capable d'écoulement
Le manteau s'étend sur 2900 km, composé principalement de péridotite. Il est divisé en manteau supérieur (lithosphère + asthénosphère) et manteau inférieur, avec des propriétés physiques variant avec la profondeur.
Noyau terrestre : Partie centrale de la Terre, divisée en noyau externe liquide et noyau interne solide.
Le noyau commence à 2900 km de profondeur (discontinuité de Gutenberg) et s'étend jusqu'au centre de la Terre (6371 km).
Le noyau est principalement composé de fer et de nickel, avec des éléments légers (soufre, oxygène, silicium).
Liquide, situé entre 2900 et 5150 km. Sa convection génère le champ magnétique terrestre (dynamo).
Solide, situé entre 5150 et 6371 km. Malgré les hautes températures, la pression extrême le maintient solide.
• État physique variable : Liquide extérieur, solide intérieur
• Composition métallique : Fer-nickel dominant
• Champ magnétique : Généré par le noyau externe
Le noyau est divisé en noyau externe (liquide, 2900-5150 km) et noyau interne (solide, 5150-6371 km), tous deux composés principalement de fer-nickel. Le noyau externe génère le champ magnétique terrestre.
Discontinuités : Interfaces marquant des changements brusques de propriétés physiques dans la structure interne de la Terre.
Sépare la croûte du manteau, située à 5-70 km de profondeur. Le passage se fait avec augmentation brutale de la vitesse des ondes sismiques.
Sépare le manteau du noyau, située à 2900 km. Les ondes S ne traversent pas le noyau externe liquide, ce qui indique son état liquide.
Sépare le noyau externe liquide du noyau interne solide, située à 5150 km. Découverte par Inge Lehmann en 1936.
Discontinuité de 410 km et 660 km dans le manteau supérieur, marquant des changements de phase minéralogiques.
Moho (1909) : Andrija Mohorovičić
Gutenberg (1914) : Beno Gutenberg
Lehmann (1936) : Inge Lehmann
• Identification sismique : Changement de vitesse des ondes
• États de la matière : Liquide/solide déduit des ondes S
• Composition : Déduite des propriétés physiques
Les discontinuités majeures sont : Moho (croûte/manteau, 5-70 km), Gutenberg (manteau/noyau, 2900 km), et Lehmann (noyau ext./int., 5150 km). Elles sont détectées par des changements brusques de vitesse des ondes sismiques.
Gradient thermique et pression : Augmentation de température et pression avec la profondeur dans la structure interne de la Terre.
La température augmente avec la profondeur, environ 25-30°C/km dans la croûte (gradient géothermique), avec des variations selon les zones.
La pression augmente avec la profondeur selon la loi de Pascal : P = ρgh, atteignant ~360 GPa au centre de la Terre.
Température et pression déterminent l'état physique des matériaux. Le noyau externe est liquide malgré des températures élevées car la pression n'est pas suffisante pour le maintenir solide.
Le point de fusion des matériaux varie avec la pression (courbe de fusion), expliquant pourquoi le noyau interne est solide malgré les hautes températures.
Surface : ~15°C, 1 atm
Discontinuité de Moho : ~500°C, ~2 GPa
Discontinuité de Gutenberg : ~3700°C, ~135 GPa
Centre de la Terre : ~5000-6000°C, ~360 GPa
• Augmentation progressive : Température et pression augmentent avec la profondeur
• Équilibre thermodynamique : État de la matière dépend de T et P
• Gradient variable : Différent selon les couches
Température et pression augmentent avec la profondeur. La température varie de ~15°C à la surface à ~6000°C au centre, et la pression de 1 atm à ~360 GPa. Ces paramètres déterminent l'état physique des matériaux dans chaque couche.
- Sismicité : Analyse des ondes sismiques pour déterminer la structure
- Minéralogie expérimentale : Simulation des conditions internes
- Modèles thermodynamiques : Calcul des propriétés à haute pression/température
- Échantillons de roches mantelliques : Xenolithes remontés par les volcans
- La Terre est stratifiée en couches de composition et propriétés différentes
- La densité augmente avec la profondeur
- Température et pression augmentent avec la profondeur
- Les discontinuités marquent des changements de propriétés physiques
- Discontinuité : Interface marquant un changement de propriétés physiques
- Péridotite : Roche ultrabasique du manteau (olivine + pyroxènes)
- Dynamo : Génération du champ magnétique par convection du noyau externe
- Gradient géothermique : Augmentation de température avec la profondeur