Chapitre 1 Structure du globe terrestre

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1 Chapitre 1 Structure du globe terrestre Plan 1.1 Caractéristiques globales 1.2 Modèle sismologique 1.3 Modèle minéralogique 1.4 Modèle dynamique : théorie des plaques Introduction Connaissance du globe terrestre Caractéristiques géométriques, physiques Plusieurs caractéristiques (masse, diamètre ) - pas directement mesurables - calculs basés sur des hypothèses Structure interne Modélisations Structure du globe terrestre 13

2 Structure du globe terrestre Anciennes conceptions 17e siècle Les eaux et les canaux souterrains font communiquer les mers entre elles Le feu central et les canaux permettant la circulation de l'air qui lui est nécessaire 1.1 Caractéristiques globales Le globe R p - pratiquement sphérique R - géoïde e - dimensions rayon polaire (R p ) = 6356,77 km rayon équatorial (R e ) = km rayon moyen (sphère de volume égal) = 6371 km Terre animée Surface S 510 x 10 6 km 2 Volume V 1,083 x km 3 Masse M 5,975 x T Masse volumique moyenne de 5,52 T/m 3 14 Structure du globe terrestre

3 Géoïde Modèle sismologique Établi par interprétation des données fournies par les sismographes lors des enregistrements de séismes En simplifiant... Vitesse de propagation des ondes sismiques module d élasticité et densité du milieu traversé Terre TI C204 Structure du globe terrestre 15

4 1.2 Modèle sismologique Mesures Interprétation Densité Pression Vitesse de propagation des ondes sismiques Kbar Km.s -1 Croûte S P (Mg Fe)SiO 4 (Mg Fe)SiO 3 (Mg Fe)O Manteau supérieur Manteau inférieur Prof. (km) Prof. (km) S? 6000 Prof. (km) P Fe (86%) S (12%) Ni (2%) Fe (80%) Ni (20%) Noyau externe Noyau interne * Modèle sismologique le plus récent PREM (Preliminary Reference Earth Model) épaisseur océans 6km continents 30 km densités ρ < 3,3 profondeur 670 km ρ : 3,3 4,0 profondeur 2900 km profondeur 5150 km ρ : 4,0 5,6 ρ : 9,9 12,8 ρ : 12,8 13,1 16 Structure du globe terrestre

5 * Modèle sismologique le plus récent PREM (Preliminary Reference Earth Model) - Croûte : - Manteau supérieur : discontinuité : Mohorovicic ("Moho") - Manteau inférieur : - Noyau : liquide - Graine : solide discontinuité majeure : Gutenberg épaisseur 200 km ρ : 4,0 ρ : 9,9 Structure du globe terrestre 17

6 1.3 Modèle minéralogique Variation des minéraux avec la profondeur (à cause de l'accroissement de température et de pression) Expériences de condensation de mélanges gazeux et calculs thermodynamiques 1.3 Modèle minéralogique Epaisseur (km) Volume (x10 27 cm 3 ) Densité moyenne (g/cc) Masse (10 24 kg) Masse (%) Atmosphère Hydrosphère Croûte Manteau Noyau Terre totale % 18 Structure du globe terrestre

7 1.3 Modèle minéralogique Comment connaît-on les minéraux profonds? KTB - Allemagne 8 Km CROUTE CONTINENTALE Péninsule Kola, Russie 12 Km Hole 504B - Ride Costa Rica 2.1 Km CROUTE OCEANIQUE Manteau loin d'être atteint (MOHO pas atteint) 1.3 Modèle minéralogique Moho des Alpes Structure du globe terrestre 19

8 1.3 Modèle minéralogique Bilan 1.3 Modèle minéralogique Bilan enveloppes Pétrographie/ chimie/minéralogie R.sédim., granites, basaltes, olivine Péridotites pyroxène pérovskite Lithosphère = croûte + manteau sup. Asthénosphère magnétowüstite Si,Al, Mg, Fe Manteau inférieur froide rigide plastique Discontinuités sismiques Moho solide déformable Gutenberg Noyau externe liquide Lehmann Noyau Interne solide Fe, Ni, S Fe, Ni 20 Structure du globe terrestre

9 1.4 Modèle dynamique : théorie des plaques Surface du globe formée de plaques déplacement les unes par rapport aux autres - vitesse de l'ordre du cm/an 1.4 Modèle dynamique : théorie des plaques Frontières entre les plaques zones sismiques Structure du globe terrestre 21

10 Trois types de frontières et mouvements entre plaques - Frontières divergentes plaques océaniques augmentation de la surface des plaques par accrétion - Frontières convergentes des plaques (a) téléscopage de plaques continentales et orogénèse (b) subduction d'une plaque océanique qui s'engloutit dans le manteau - Frontières coulissantes (failles transformantes) des plaques les unes par rapport aux autres productrices d'un fort pourcentage de séismes Plaques lithosphériques A quel rythme se font ces mouvements de divergence et de convergence? 22 Structure du globe terrestre

11 En résumé... Pourquoi les plaques se déplacent-elles? - Pas encore d'explication unanimement admise - Explication probable Structure du globe terrestre 23

12 Déplacement des plaques 24 Structure du globe terrestre