1. Forme et constitution de la terre

En raison de la force centrifuge due à la rotation de la Terre, notre planète n’est pas une sphère parfaite. En effet, elle est légèrement aplatie dans la direction des axes polaires : son diamètre équatorial (environ 12 756 km) est supérieur à son diamètre polaire (environ 12 713 km), ce qui correspond à un aplatissement relatif de l’ordre de 1/300.

La Terre est entourée par l’atmosphère, enveloppe gazeuse de 1 100 km d’épaisseur. Le relief de la Terre est irrégulier ; son étude est l’objet de la géographie et de la géomorphologie. 70,8 p. 100 de la surface terrestre est recouverte d’eau, sous forme d’océans, de mers intérieures, de lacs, de rivières et d’eaux souterraines. Cette partie superficielle est appelée hydrosphère. Les océans ont une profondeur moyenne de 3 794 m et les plus hauts reliefs terrestres dépassent 8 000 m, la surface des mers représentant le niveau zéro.

2. Structure de la terre

La sismologie, qui étudie la propagation des ondes sismiques, donne de précieux renseignements sur la constitution interne de la Terre. Cette dernière est composée de couches concentriques de constitutions chimiques différentes : la croûte ou écorce, solide, s’étend du niveau zéro jusqu’à 980 km de profondeur ; en dessous, le manteau s’étend jusqu’à 2 900 km de profondeur ; sous le manteau, on trouve le noyau, qui représente le cœur de la Terre. Le manteau et le noyau constituent la majeure partie de la masse terrestre.

La croûte. Sa partie supérieure correspond aux continents. Elle a une densité moyenne de 2,7 et est formée de roches éruptives et de roches sédimentaires, dont la composition chimique est proche de celle du granite. La croûte profonde a une densité de 3. Elle est constituée de roches plus denses, les roches basaltiques, qui constituent le fond des bassins océaniques.

Le manteau. La densité du manteau augmente avec la profondeur : elle varie de 3,3 à 6. Le manteau est divisé en 2 parties : le manteau externe et le manteau interne. Le manteau externe est solide. Il est séparé de la croûte supérieure par une discontinuité sismique, la discontinuité de Mohorovii, et du manteau interne par l’asthénosphère, zone semi-fluide. Le cisaillement des roches plastiques et en partie fondues de l’asthénosphère, de 100 km d’épaisseur, rend possible la dérive des continents à la surface de la Terre.

Le manteau externe est constitué de silicates de fer et de silicates de magnésium, tels que l’olivine. Il est possible que la partie inférieure du manteau externe soit formée d’un mélange d’oxydes de magnésium, de silicium et de fer.

Le noyau. Des études sismiques ont montré que le noyau se divise en deux parties : le noyau externe fluide, de 2 225 km d’épaisseur et de densité moyenne égale à 10, et le noyau interne solide, couche concentrique de 1 275 km d’épaisseur. Il semble que ces deux couches soient principalement composées de fer, avec un faible pourcentage de nickel et d’autres éléments. Dans le noyau interne, les températures peuvent atteindre 6 650 °C et la densité moyenne est de 13.


Structure détaillée:


(1) Croûte continentale solide essentiellement granitique surmontée par endroit de roches sédimentaires. Elle est plus épaisse que la croûte océanique (de 30 km à 100 km sous les massifs montagneux). La croûte ou écorce terrestre représente environ 1,5% du volume terrestre. Elle était anciennement appelée SIAL (silicium + aluminium).

(2) Croûte océanique solide essentiellement composée de roches basaltiques. Relativement fine (environ 5 km). Elle est également appelée aussi SIMA (silicium + magnésium).

(3) Zone de subduction où une plaque s’enfonce parfois jusqu’à plusieurs centaines de kilomètres dans le manteau.

(4) Manteau supérieur qui est plus visqueux que le manteau inférieur car les contraintes physiques qui y règnent le rendent liquide en partie. Il est formé essentiellement de roches telle que la péridotite (ses minéraux sont: olivine, pyroxène, grenat). Au contact entre la croûte et le manteau supérieur on peut parfois déceler une zone appelée LVZ. (voir n°11).

(5) Éruptions sur des zones de volcanisme actif. Deux types de volcanismes sont représentés ici, le plus profond des deux est dit « de point chaud ». Il s’agirait de volcans dont le magma proviendrait des profondeurs du manteau proche de la limite avec le noyau liquide. Ces volcans ne seraient donc pas liés aux plaques tectoniques et, ne suivant donc pas les mouvements de l’écorce terrestre, ils seraient donc quasiment immobiles à la surface du globe, et formeraient les archipels d'îles comme celui de tahiti.

(6) Manteau inférieur aux propriétés d’un solide élastique. Le manteau n’est pas liquide comme on pourrait le croire en regardant les coulées de lave de certaines éruptions volcaniques mais il est moins "dur" que les autres couches. Le manteau représente 84 % du volume terrestre.

(7) Panache de matière plus chaude qui, partant de la limite avec le noyau, fond partiellement en arrivant près de la surface de la Terre et produit le volcanisme de point chaud.

(8) Noyau externe liquide essentiellement composé de fer (environ 80 %) et de nickel plus quelques éléments plus légers. Sa viscosité est proche de celle de l’eau, sa température moyenne atteint 4000 °C et sa densité 10. Cette énorme quantité de métal en fusion est certainement agitée (par convection, mais aussi suite aux divers mouvements de rotation et de précession du globe terrestre). Des écoulements de fer liquide peuvent y engendrer des courants électriques qui donnent naissance à des champs magnétiques qui renforcent les courants créant ainsi un effet dynamo en s’entretenant les uns les autres. Le noyau liquide est donc à l’origine du champ magnétique terrestre.

(9) Noyau interne solide (ou graine) essentiellement métallique constitué par cristallisation progressive du noyau externe. La pression le maintient dans un état solide malgré une température supérieure à 5000 °C et une densité d’environ 13. Noyau interne et externe représentent 15 % du volume terrestre.

(10) Cellules de convection du manteau où la matière est en mouvement lent. Le manteau est le siège de courants de convection qui transfèrent la majeure partie de l’énergie calorifique du noyau de la Terre vers la surface. Ces courants provoquent la dérive des continents mais leurs caractéristiques précises (vitesse, amplitude, localisation) sont encore mal connues.

(11) Lithosphère : elle est constituée de la croûte (plaques tectoniques) et d'une partie du manteau supérieur. La limite inférieure de la lithosphère se trouve à une profondeur comprise entre 100 et 200 kilomètres, à la limite où les péridotites approchent de leur point de fusion. On trouve parfois à la base de la lithosphère (certains géologues l’y incluent) une zone appelée LVZ (pour « Low Velocity Zone ») où on constate une diminution de la vitesse et une atténuation marquée des ondes sismiques P et S. Ce phénomène est dû à la fusion partielle des péridotites qui entraîne une plus grande fluidité. La LVZ n’est généralement pas présente sous les racines des massifs montagneux de la croûte continentale.

(12) Asthénosphère : c’est la zone inférieure du manteau supérieur (en dessous de la lithosphère)

(13) Discontinuité de Gutenberg : zone de transition manteau / noyau.

(14) Discontinuité de Mohorovicic : zone de transition croûte / manteau (elle est donc incluse dans la lithosphère).

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