Cours Partie 2 La dynamique interne de la Terre PDF

 Partie 2 : La dynamique interne de la Terre Rappels Introduction : La Terre est une planète active. En surface, les manifestations les plus évidentes de son activité interne sont les séismes et le volcanisme. La répartitio...

 Partie 2 : La dynamique interne de la Terre Rappels Introduction : La Terre est une planète active. En surface, les manifestations les plus évidentes de son activité interne sont les séismes et le volcanisme. La répartition particulière des principaux séismes et volcans permet de « découper » la surface terrestre en une douzaine de zones nommées « plaques lithosphériques » ( la lithosphère étant la couche externe rigide de notre planète ). Ces plaques se déplacent les unes par rapport aux autres de quelques centimètres par an. Ce sont ces déplacements qui provoquent, aux frontières entre plaques, les activités sismique et volcanique ; ils sont également responsables des principaux reliefs terrestres ( chaînes de montagnes, fosses océaniques … ). Cette explication simplifiée correspond à la théorie de la tectonique des plaques : il s'agit d'un modèle scientifique, c'est-à-dire d'une construction intellectuelle hypothétique et modifiable, qui cherche à expliquer le plus grand nombre de faits réels observés ou mesurés. Élaborée au cours de la deuxième moitié du XXième siècle, la théorie de la tectonique des plaques constitue l'un des plus beaux exemples de synthèse cohérente des connaissances issues de nombreuses disciplines (sismologie, volcanologie, océanographie, géophysique, paléontologie …). A. La structure du globe terrestre 1. Des contrastes entre les continents et les océans TP 1 : Structure et composition des océans et des continents, une approche historique (11 janvier) Au début du XXième siècle, le météorologiste allemand Alfred Wegener défend l'hypothèse d'un déplacement horizontal des continents à la surface de la Terre : c'est la théorie de la dérive des continents. a) Une bimodalité différente donne des informations sur les croûtes Distribution bimodale : en statistique c’est une distribution présentant deux pics. La croûte : est la partie la plus superficielle du globe terrestre. La distribution des altitudes moyennes de la Terre présente 2 pics, + 300m et − 4500m, c’est une distribution bimodale. Cette distribution suppose l’existence de deux croûtes terrestres : une croûte « légère granitique » et l’autre « plus dense basaltique ». Pour Wegener, la couche légère est assimilable aux continents, celle dense aux océans et cela montre qu’elles ont des compositions différentes (un océan ne peut donc être une zone où une masse continentale qui se serait effondrée). b) Densité, composition et structure des roches Voir 2 documents dans pronote ( cours 15 janvier) Croûte océanique : La croûte océanique mesure entre 7km et 10 km d’épaisseur. Elle est formée de basalte en couche supérieure et de gabbro en couche inférieure. La densité moyenne de 2.8-2.9. Croûte continentale : La croûte continentale mesure entre 30km et 70km d’épaisseur. Les continents à l’inverse sont constitués d’une bien plus grande diversité de roches (roches sédimentaires, métamorphiques et magmatiques.) mais si on creuse un peu, on trouve majoritairement du granite, une roche d’une densité 2.6-2.7. c) L’apport des études sismologiques à la connaissance du globe terrestre TD 2 : La sismologie et la découverte de la structure interne du globe terrestre Documents TD 2 (15 janvier) Les séismes : - Les séismes se forment en profondeur et résultent de la libération brutale d’énergie lors de rupture de roches soumises à des contraintes. Dans cette zone cassante, les roches subissent des contraintes et accumulent de l’énergie. Lorsque les contraintes sont trop importantes, le point de rupture est atteint. Les roches se déforment et finissent par glisser de part et d’autre d’une faille. De l’énergie est alors libérée sous forme d’onde sismique. Le point d’origine de cette libération d’énergie est nommé le foyer. Les ondes sismiques se propagent jusqu’à la surface. Le point de contact entre les ondes sismiques et la surface correspond à l’épicentre du séisme. - Loi de Snell : A la limite entre deux milieux aux propriétés différentes, les ondes sismiques se comportent comme des rayons lumineux ; elles peuvent être réfléchies sur cette discontinuité ou réfractées dans le nouveau milieu. - Les ondes P de fonds ou de volume qui se propagent à l’intérieur du globe, sont les plus rapides, capables de se propager aussi bien dans les milieux solides, rigides que dans les fluides. - Les ondes S de fond aussi, ne se propagent que dans les milieux solides. - Les ondes de surface sont moins rapides mais de grande amplitude et se propagent dans toutes les couches superficielles du globe. La découverte du Moho L’étude des phénomènes de réflexion et réfraction des ondes sismiques a permis la découverte d’une discontinuité séparant la croûte du manteau. Quand le milieu change, donc quand l’onde sismique circule dans des roches différentes, elle est réfractée ou réfléchie, ce qui entraine une modification de sa trajectoire. L’interface entre ces deux milieux est une discontinuité. En 1909, en étudiant des phénomènes de réflexion et de réfraction des ondes sismiques, Andrija Mohorovicic ( géologue croate) découvre une discontinuité séparant la croûte du manteau : Le Moho. Mise en évidence du manteau et du noyau L’étude des phénomènes de réfraction des ondes sismiques et de la zone d’ombre a permis la découverte des discontinuités séparant le manteau du noyau et le noyau externe et interne. Une zone d’ombre est une zone de la planète où l’on ne perçoit pas d’ondes sismiques suite à un séisme. En 1923, Beno Gutenberg (géologue et sismologue allemand) a mis en évidence la zone d’ombre, qui est une zone ne recevant aucune onde sismique. Elle se trouve entre 105° et 143° angulaire de l’épicentre. Il met ainsi en évidence une discontinuité située à 2900km de la surface qui est la discontinuité de Gutenberg et qui marque la limite entre le manteau inférieur et le noyau. La disparition des ondes S en dessous de cette discontinuité indique un milieu liquide : le noyau externe. Au centre se trouve la graine ou noyau interne, solide. La limite entre ces deux zones du noyau est la discontinuité de Lehmann ( sismologue danoise). La découverte de la lithosphère et l’asthénosphère d) L’apport des études thermiques à la connaissance du globe terrestre Les anomalies par rapport au modèle Prem