🌻SP SVT-La Structure du globe terrestre

Légende alternative :

à la surface de la terre deux types de croûtes : la croûte océanique (co) et 19 croûte continentale (cc). Structure de la croûte océanique Couche fine de sédiments Basaltes en coussins 0 km -5 km Structure Océans et continents présentent un contraste géologique Composition minéralogique (lame mince) Densité Bilan Basaltes en filons Gabbros Verre Olivine Feldspath plagioclase Pyroxène Basalte Croûte superficielle Croûte supérieure b= 2,7 à 3,2 Croûte inférieure Microlitique (la roche contient des minéraux invisibles à l'œil nu et du verre) Roches de la croûte océanique Structure de la croûte continentale 0 km 3 km -20 km I est facile d'observer les roches de la CO. Grâce aux - 30 km Pyroxène Feldspath plagioclase > densité du granite CC Gabbro Roches magmatiques, métamorphiques et sédimentaires Roches de composition granitique 9= 2,9 à 3,1 Roche représentative de la croûte continentale Grenue (roche entièrement cristallisée dont tous les minéraux sont visibles à l'œil nu) mais I'observation Feldspath plagioclase Granite Mica Orthose Quartz < densité du basalte et du gabbro : 2,4 à 2,8 s'avère plus délicate pour la observations directes, aux Forages ou à l'étude de profils Sismiques, nous pouvons for mées de roches variées (sédimentaires, métamorphiques et magmatiques mais la roche abondante est le granite, une roche grenue formée de quartz et feldspaths (plagioclases et alcalins), d'une densité de 2,7 et d'une épaisseur de dire que : La сс est la plus 30 Km. La CO est plus dense, d'une épaisseur de Ce sont I) • De • De A Comment ما • 1. Les seis mes toutes ces différences qui expliquent la difference d'altitude entre continents et oceans. (faire les exos moodle) connaître la Structure compression dilatation ondes P basalte : roche Microlithique formée de plagioclases, peroxènes et olivine. gabbro: roche grenue Formée de plagioclases et pyroxène. Un séisme résulte de la liberation brutale à des contraintes. Les onde sismiques liberées directions. On distingue plusieurs types d'ondes Discontinuité de Lehman 2900 km Noyau externe Discontinuité de Gutenberg Manteau 5000 km Noyau interne et les 183 on des sismiques oscilations ondes S 7 km 22:00 22:10 22:20 22:30 22:40 22:50 23:00 23:10 23:20 23:30 23:40 23:50 de 142 105 la Terre Quo d'omb "Torsions" d'énergie. lors d'une rupture de propagent à partir du Foxer sismiques : ·les. ondes P, de plus les ondes de surface 2. L' apport des séismes dans la compréhension du globe. voir act 2) vitesse des ondes sismiques dépend de la nature des roches traversées, leur rigidite de leur temperature. Les ondes. sont réfléchies ou refractées quand elle passe d'un milieu à un autre. La surface. de contact entre les deux milieux est appelée discontinuite. • L'étude des ondes sismiques permet alors de connaître la du globe. elle est formée essentiellement : grâce Trajet courbe d'une onde P. directe Réapparition des ondes P tardives dans la zone d'ombre Onde réfléchie sur la surface du noyau interne Onde P ayant subi deux réfractions successives au niveau de la discontinuité manteau noyau aux Seismes? heure roche soumise compression, les rapides, qui se propagent dans solides. et dans les liquides. - les ondes dans les sont bien toutes les - les ondes S, de c: saill aiment ne se propage que dans. les solides. de surfaces se propagent couches Superf: cielles et plus destructrice. J structure 3. La Croûte Manteau supérieur structure. • Calcul de la profondeur du moho: 0.5x 15+ 6.25x 1.32+√15²+101.8² 101.8229.809744901094695 Manteau inférieur SCHEMA BILAN DE LA STRUCTURE INTERNE DU GLOBE TERRESTRE Lithosphère Asthénosphère de la Terre (interne) les Croûte Continentale Lithosphère est Asthénosphère 30 km 150 km -700 km 2900 km 5100 km Rigide Liquide Les informations tirées du trajet et de la structure interne Earth Model). (voir act 6400 km Croûte océanique 7km. Supérieur Inférieur 3) Discontinuité de Gutenberg Externe Discontinuité de Lehman Interne Discontinuité de Mohorovicic MANTEAU NOYAU [A] 0 2 4 6 8 10 12 14 0 1000 2000 La discontinuité de Lehman est située à 5100 km liquide et le norau interne solide. (Graine) 3000 4000 5000 6000 S [1] [3] [4] On distingue trois couches concentriques séparées par des dis uites: Croute, Manteau, NoYay. • Le Mono est 10 discontinuite séparant la croûte du manteau. La croûte continentale est plus. épaisse (30 km) que la croûte océanique (7 km). Le une densite plus importante que la croûte, cela des ondes P à la limite. croûte-manteau. [2] la vitesse des ondes sism: ques permettent de comprendre de la Terre et de construire le modèle PREM (Preliminary Reference de profondeur entre le [5] • La discontinuité de Gutenberg à 2900 km de profondeur sépare le manteau du noyau externe 1.quide. Ce changement de milieu explique la présence d'une zone disparition des ondes d'ombre sismique pour ondes Pentre 11500 et 14 500 Km et la après 11 500 km. [6] manteau, composé de péridotites, ayant explique I'augmentation brutale de vitesse L'étude de la vitesse des ondes sismiques en fonction de la profondeur montre une des vitesses pour des profondeurs supérieures à 100 km, et sur une épaisseur d'environ c'est la LVZ (Low Velocity Zone) ou zone de faible vitesse. noyau externe diminution 200 km, Elle sépare deux milieux au comportement mécanique different : - On appelle Lithosphère l'ensemble rigide situé au-dessus de la LVZ forme par la croûte (continentale océanique) et la partie du manteau rigide (= manteau 1: thosphérique). Elle morenne. Les études sismologiques montrent que la croûte que la croûte océanique. ou de 100 à 150 de km en continentale est plus épaisse I) Moho 0 50 100 150 200 250 300 0 - L'asthénosphère 2 Profondeur (en km) 4 Onde S 6 Onde P 8 10 Vitesse (en km/s) LVZ 50- Problème Comment expliquer cette différence ? 100- 150- Manteau 200- 250- Croûte 300- Lithosphère Asthénosphère Profondeur (en km) est constituée des roches ductiles situées en dessous de la LVZ. Comment l'étude de la chaleur interne. du globe peut-elle nous apporter des informations sur la structure de la terre ? Activité 4: Les variations du gradient géothermique. Dans la lithosphère, la température augmente en moyenne de 30 °C par kilomètre. Si cette évolution était constante, on attendrait 192 000 °C au centre de la Terre. Or les scientifiques estiment cette température entre 5000 et 6000 °C. Consigne: En utilisant les documents, explique les variations du gradient géothermique en profondeur. Un schéma peut être réalisé. (durée 1h20) Correction de l'activité 4 : Les variations du gradient géothermique. Nous cherchons à montrer que le gradient géothermique n'est pas le même partout à l'intérieur du globe. Tout d'abord, nous voyons que dans la croute, ainsi que dans le manteau supérieur, (donc dans la lithosphère) le gradient de température est important. En effet, la température augmente rapidement avec la profondeur. (0°C à la surface, et 1300 °C à 150 km de profondeur). La lithosphère à un comportement rigide, les déplacements de matière ne sont donc pas possibles, le transfert de chaleur se fait comme dans l'expérience 1, de proche en proche, il s'agit de conduction. En revanche, dans l'asthénosphère et le manteau inférieur solides, nous observons dans le document 1 que le gradient est beaucoup plus faible, en effet il est de l'ordre de 0,5 °C/km. L'asthénosphère a un comportement plastique, c'est-à-dire qu'elle peut se déformer, la matière peut donc se déplacer, nous pouvons donc comparer le manteau à l'expérience 2, à savoir, le modèle convectif. Comme la rhéologie des matériaux est différente, nous comprenons donc pourquoi le gradient géothermique est différent en fonction des enveloppes puisque le transfert de chaleur ne s'effectue pas de la même façon: Conduction pour la lithosphère, convection pour l'asthénosphère. Gradient géothermique profond et type de transfert par enveloppe 70-150 km Moho Profondeur (en km) 2 000 2 900 km Gutenberg 4 000 5 150 km- Lehman 6 000 Convection tt Conduction Température (en K) 1.000 2 000 3 000 1.000 2 000 4 000 5 000 3 000 4 000 5 000 Lithosphère Deux modes de transfert de chaleur sont mis en évidence: >Asthénosphère Noyau externe >Noyau interne Les mesures de températures réalisées dans les mines ou les forages montrent que la température de la Terre augmente avec la profondeur : C'est le gradient géothermique (30°C par km en moyenne). Des transferts par conduction : transferts de chaleur peu efficaces de proche en proche ayant lieu dans la lithosphère rigide. - Des transferts par convection : mécanismes efficaces de transfert thermique avec mouvement de matière (mouvement de convection) ayant lieu dans le manteau ou dans le noyau externe liquide. L'étude thermique du globe montre que la limite entre lithosphère et asthénosphère correspond à une température de 1800°C, qui modifie le comportement des péridotites du manteau. (faire exo n°2 p 157) La tomographie sismique permet d'identifier des variations localisées de température à l'intérieur du globe (anomalies thermiques), à partir des var ations de vitesse des ondes Sismiques par rapport au modèle PREM. deceler une Dans les zones de subduction, une anomalie therm: que positive (il fait froid) correspond à l'enfoncement de la lithosphère, plus froid, dans I'asthenosphère. Au niveau des zones vol caniques de dorsales i) est possible de anomalie thermique positive à l'intérieur du manteau. Il s'agit d'un panache de matériel chaud provenant du manteau profond. et remontant localement par convection thermique.