La dynamique interne de la Terre : quelles sont les caractéristiques observables de la couche superficielle du globe terrestre nommée la croûte ? Différence d'altitude : les altitudes moyennes continentales et océaniques diffèrent. Il y a une répartition bimodale des altitudes. La densité de la croûte océanique (=roches) est supérieure à celle de la croûte continentale, ce qui explique les reliefs. Les roches de la croûte océanique sont le basalte, une structure hémicristalline, composée de phénocristaux (visibles à l'œil nu), de microlites (microscopiques) et de verre (pâte non cristallisée), et le gabbrö, entièrement cristallisée (holocristalline), avec des minéraux visibles à l'œil nu. Les deux roches sont composées de pyroxène, d'olivine et de feldspaths plagioclase. Les roches de la croûte continentale sont le granite, une roche magmatique plutonique holocristalline composée de quartz, de feldspath orthose et de mica (biotite), ainsi que des roches métamorphiques (gneiss) et des sédiments. Les montagnes et les plaines continentales sont des caractéristiques de la croûte continentale, tandis que les dorsales (volcans sous-marins), les plaines abyssales et les fosses sont des caractéristiques de la croûte océanique.
Apports de la sismologie et de la thermographie : comment construire un modèle correct de la structure et du fonctionnement de la planète Terre ? Les roches sédimentaires sont issues de l'accumulation de sédiments de natures diverses. Les roches magmatiques se forment lorsque le magma se refroidit et se cristallise. Les roches métamorphiques sont issues de la transformation à l'état solide de roches préexistantes en raison de variations de pression et/ou de température. Un séisme est une libération brutale d'énergie lors de la rupture de la roche soumise à des contraintes. L'énergie se propage sous forme d'ondes : P, S (qui ne se propagent que dans un milieu solide) et de surface. Plus le milieu est dense, plus la vitesse est grande. Plus le milieu est froid, plus la densité de la roche augmente et la vitesse aussi. Plus le milieu est ductile, moins la vitesse est grande. Au niveau d'une discontinuité, les ondes subissent une réflexion et/ou une réfraction. Le MOHO est la discontinuité qui sépare la croûte du manteau et montre que la croûte continentale est épaisse (30 à 70 km d'épaisseur) par rapport à la croûte océanique (7 à 10 km). La LVZ est une zone entre 100 et 220 km de profondeur où les ondes sont ralenties par une zone qui sépare la lithosphère rigide et cassante de l'asthénosphère ductile et déformable. La lithosphère océanique a une épaisseur de 100 km et la lithosphère continentale a une épaisseur de 150 km. Le plan de Wadati-Bénioff montre qu'au niveau d'une zone de subduction (fosse), il y a une présence de foyer sismique profond qui prolonge la lithosphère océanique, donc rigide et cassante, dans l'asthénosphère. L'étude des séismes montre une zone d'ombre entre 104° et 142°, qui montre la présence d'une zone liquide en profondeur ainsi qu'une zone solide dans le noyau. On distingue ainsi la discontinuité de Gutenberg entre le manteau et le noyau externe (2900 km) et la discontinuité de Lehman entre le noyau liquide et le noyau solide (5100 km). Le modèle de PREM montre les caractéristiques physiques de la Terre, avec le manteau lithosphérique rigide-solide, le manteau asthénosphérique ductile à partir de la LVZ, le manteau inférieur solide, la croûte continentale, la croûte océanique, le MOHO, la lithosphère solide, l'asthénosphère, le manteau supérieur solide, le manteau inférieur, la discontinuité de Gutenberg, la discontinuité de Lehmann, le noyau externe (liquide) et le noyau interne (solide).
La mobilité horizontale de la lithosphère : quelles sont les caractéristiques des frontières de plaques et de leurs mouvements ? La lithosphère est découpée en plaques lithosphériques. Les frontières ont une activité sismique et un mouvement caractéristique. Les caractéristiques topographiques sont différentes selon les types de frontières. Les zones de subduction ont une activité sismique et une convergence entre la lithosphère océanique et la lithosphère continentale. Les dorsales ont une activité sismique et une divergence entre les plaques lithosphériques. Les rifts continentaux ont une activité sismique et une accumulation de chaleur. Les failles inverses ont une activité sismique et une convergence entre les plaques lithosphériques. Les caractéristiques géologiques des zones de subduction sont le volcanisme effusif, la sismicité très superficielle, les failles normales, les sédiments, le basalte, le gabbro, la fosse (relief négatif) et les foyers sismiques superficiels et profonds suivant le plan de Wadati-Benioff. Les caractéristiques géologiques des dorsales sont le volcanisme effusif, la sismicité superficielle et profonde, les failles normales, les basaltes en coussins, les gabbros (majoritaires en profondeur avec de la péridotite) et les volcans sous-marins. Les caractéristiques géologiques des rifts continentaux sont l'accumulation de chaleur, la sismicité superficielle, les failles normales et les basaltes en coussins. Les caractéristiques géologiques des failles inverses sont la sismicité superficielle, la convergence entre les plaques lithosphériques, le volcanisme explosif avec des volcans alignés parallèlement à la fosse et la chaîne de collision. La lithosphère est rigide et la chaleur se transfère par conduction (sans déplacement de matière). L'asthénosphère et le manteau inférieur sont ductiles, donc la chaleur s'évacue par convection (déplacement de matière). Les transferts thermiques sont efficaces car les matières chaudes et froides se mélangent.
