STRUCTURE INTERNE DE LA TERRE 3. STRUCTURE ET DYNAMIQUE DU MANTEAU. NOTIONS DE LITHOSPHÈRE ET DE CROÛTE

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1 STRUCTURE INTERNE DE LA TERRE 1. RELATION AVEC LA FORMATION DE LA TERRE 2. MODÈLES DE TERRE 3. STRUCTURE ET DYNAMIQUE DU MANTEAU. NOTIONS DE LITHOSPHÈRE ET DE CROÛTE

2 STRUCTURE INTERNE DE LA TERRE 1. RELATION AVEC LA FORMATION DE LA TERRE

3 SCHÉMAS DE FORMATION DE LA TERRE

4 T = 0 ( Ga)

5 T = quelques centaines de milliers d!annéesd

6 T = quelques millions d!années

7 T = env.. 50 millions d!années

8 COMPOSITION CHIMIQUE MINÉRAUX ROCHES

9 Le tableau de Mendeleiev Albarède, 2001

10 Terre et planètes telluriques (Mercure,, Vénus, Terre-Lune Lune,, Mars) Fe, Mg, Si,, O + Al, Ca, Na, Ni + tous les autres

11 Les astéroides et les comètes n ontn jamais été inclus dans de grosses planètes. Ils sont les corps parents des météorites l astéroïde Ida une chondrite

12 DIFFÉRENCIATION

13 EXPÉRIENCES DE SÉGRÉGATION DU NOYAU

14 SÉGRÉGATION DU NOYAU TERRESTRE Matrice : silicates

15 ETAT FINAL env Ga)

16 STRUCTURE INTERNE DE LA TERRE 2. MODÈLES DE TERRE

17 Notre connaissance objective des matériaux internes repose sur des modèles sismologiques à symétrie radiale

18 Il existe d!autres méthodes. Gravimétrie Le géoïde

19 Ces bosses traduisent des anomalies de densité (composition chimique, température) dans le manteau et la dynamique de la convection profonde

20 Réfraction Réfraction et réflexion d un pinceau de lumière Réflexion (interface air/eau)

21 Trajets sismiques des ondes P et S dans la Terre

22

23 Etude des hétérogénéités latérales: le principe de la tomographie sismique: un scanner pour voir des coupes du manteau

24 Coupes tomographiques au travers des zones de subduction en Méditerrannée (Karason)

25 Modèle radial: Distributions de v P, v S,! en fonction de la profondeur

26 Compression avec une cellule diamant diamant échantillon Taille! 100 µm joint diamant Laser annexe qui chauffe l'échantillon

27 Sample DIAMOND Ruby 100 µm Pressure transmitting medium GASKET DIAMOND

28 Intnesity spectrum of thermal emission T wavelength IR laser

29 NOYAU

30 Light elements in the core Badro et al. 2007

31 Ondes de chocs (ex chocs laser M. Koenig, LULI) Chambre expérimentale Choc Pression d'ablation P " 12(I L /#) 2 3 I L en W/cm 2 " en µm P en Mbar Faisceaux d'interaction Cible Faisceaux sonde

32 M Loi de Birch MANTEAU La connaissance de v P (z) donne!(z) : v P = !

33 Distributions de v P, v S,! en fonction de la profondeur Discontinuités sismiques = (parfois) transformations de phases = Thermomètres profonds

34 Température en fonction de la profondeur CONV COND COND CONV

35 STRUCTURE INTERNE DE LA TERRE 3. STRUCTURE ET DYNAMIQUE DU MANTEAU. NOTIONS DE LITHOSPHÈRE ET DE CROÛTE

36 Convection dominée par des panaches froids descendants Fosse Plaque subductée Les variations de vitesse des ondes P corrèlent avec la température (et/ou la composition?) dans le manteau Vitesse des ondes P plus lente: matière plus chaude Vitesse des ondes P moyenne: température moyenne Vitesse des ondes P plus rapide: matière plus froide

37 La convection du manteau supérieur: le mécanisme de la tectonique des plaques

38 Convection planétaire et lithosphère Lithosphère Manteau supérieur Manteau (2900 km) Noyau (3500 km)

39 Sur Terre, cette lithosphère est découpée en plaques Peter W. Sloss, NOAA-NESDIS-NGDC

40 Convection mantélique + Fractures lithosphériques = Tectonique des plaques (échanges interne-externe externe)

41 Vénus: images optique et radar : Une tectonique de grands panaches. Pas de tectonique des plaques

42 Mars non plus n a n a pas ou n a n a plus de tectonique des plaques

43 Importance des échanges internes/externes Régulation de O 2 par l hydrothermalisme océanique Oxydation du Fe(II) Croûte continentale Fe 3+ = 4 à 5.9x10 20 kg Fe(III) Fe (II) = 0.22 Fe(III) Fe (II) = 0.07 D après Lécuyer et Ricard (1999)

44 Volcanisme associé : Dorsales Genèse de la croûte océanique

45 La Terre possède aussi une croûte continentale (granitique) Discontinuité de Mohorovicic (Moho) Rôle de l!eau liquide?

46 Zone de subduction océan-continent

47

48 Exemple : la plaque indienne subducte sous la plaque asiatique 60 millions d années

49 Collision continentale : fabrication de la véritable nouvelle croûte continentale millions d années

50 La Terre doit être considérée comme un «!résultat d expérienced expérience!» parmi les autres planètes Importance de la Planétologie comparée Un vingt et unième siècle incroyablement excitant avec l él étude «!géologique«géologique!» de milliers de Terres extrasolaires?

51 L intérieur de la Terre et des Planètes. Agnès Dewaële et Chrystèle Sanloup.. Belin sup 2005 La Terre Interne. Roches et Matériaux en Conditions Extrêmes. Fabrice Brunet, Denis Andrault et Gilles Chazot.. Société Géologique de France. Vuibert 2007 Les profondeurs de la Terre. Jean Paul Poirier. Masson Introduction to the Physics of the Earth s Interior. Jean-Paul Poirier. Cambridge University Press 1991.