• La structure de notre Terre.

               Il m'arrive, quand j'ai le temps, de lire des articles sur l'astronomie et l'astrophysique, articles sur internet ou dans les revues "La recherche" ou "Pour la Science".
               J'ai pensé que des résumés de certains articles pourraient vous intéresser; les renseignements provient d'articles sur internet ou bien dans les revues "Pour la Science" et " La Recherche".

             Nous sommes attachés à notre planète, mais nous n'en voyons que la surface, lorsque nous voyageons, et ceux qui font de la spéléologie descendent à quelques centaines de mètres sous-terre, et de même pour les sous-marins dans l'océan. Le voyage au centre de la Terre reste un rêve de Jules Vernes.
           Alors quelle est donc la structure de notre brave Terre

           Notre vieille Terre a environ 4,5 milliards d'années. Ce chiffre est obtenu par des mesure de radioactivité sur des roches terrestres (notamment des Zircons) et sur des météorites tombés sur la terre.
         Le système solaire, auquel appartient la Terre, aurait 4,57 milliards d'années, âge que ne saurait donc dépasser la Terre.

         La Terre n’est pas une sphère, mais est légèrement allongée, ovoïde : c’est un ellipsoïde.  Son rayon est, à l’équateur, de 6 378 km, sa circonférence de 40 000 km.
        La surface des terres émergées est d’environ 150 millions de km2 et celle des océans de 360 millions de km2. Son volume est d’environ 1012  km3, et sa masse de 6.1024 kg.
        Mais elle n’est pas homogène et est constitué de plusieurs grandes couches successives qui ont des densités croissante et ont des compositions différentes.
        Au fur et à mesure que l’on va vers son centre, la pression et la température deviennent énormes, ce qui modifie considérablement les caractéristiques physiques des roches qui la constituent.
        Le schéma ci-dessous montre les diverses couches et donne les caractéristiques de profondeur, de densité, de pression et de température moyennes.

    La structure de notre Terre.

          A la surface la « croûte terrestre » est constituée principalement de roches granitiques sous les terres immergées et de roches basaltiques sous les océans. Toutefois cette croûte est recouverte de dépôts sédimentaires et de l’eau des océans.
        La croûte océanique est moins épaisse que la croûte continentale (5 à 15 km, contre 30 à 65).

        Les granites sont des roches acides, qui sont des mélanges de minéraux différents qui se forment en profondeur, par refroidissement du magma et cristallisent successivement.
        Ils sont composés principalement de silice (SiO2 74,5%), d’alumine (AL2 O3 14%), d’oxydes de sodium et de potassium (9,5%) et des oxydes métalliques (2% : fer, manganèse, calcium, magnésium..). La densité des roches granitiques est d’environ 2,7.
        Les couches granitiques sont aussi appelées SIAL (silice aluminium).

        Les basaltes sont issus de laves volcaniques refroidies rapidement et sont des roches basiques. Selon la pression à laquelle se fait la fusion partielle, les minéraux affectés par la fusion ne sont pas les mêmes. Elles sont constituées de 47% environ de silice, 14% d’alumine et des oxydes de métaux alcalins et alcalinoterreux, notamment calcium et magnésium.  La densité des roches basaltique est d’environ 3.
        Au fur et à mesure que l’on s’enfonce dans la croûte terrestre, la température et la pression augmentent jusqu’à 900 d°C et 600 kbar (soit 600 000 fois la pression atmosphérique).   

        La deuxième couche sous la croûte terrestre est le « manteau », divisé en deux parties, supérieur (en vert), et inférieur (en jaune). Il représente 80% du volume de la terre. Elle est aussi appelée SIMA (silice magnésium).
        La densité varie de 3,3 à 5,5; la température et la pression augmentent jusqu’à 3500 d° et 1400 kbar.
        La croûte est séparé du manteau par une discontinuité de Mohorovicic (MOHO) qui résulte de la différence de densité entre les deux parties.
        Le manteau se divise en trois partie :
               - une première sous-couche du manteau supérieur (en vert clair) sur environ 100 à 200 km, est solide et rigide. Elle forme avec la croûte terrestre, ce que l’on nomme la « lithosphère ».
               - une deuxième sous-couche du manteau supérieur (en vert foncé) jusqu’à environ 670 km, n’est pas liquide, mais est rendue plastique sous l’effet de la température et de la pression. On l’appelle l’asthénosphère (asthénos = sans résistance).
        Entre les deux couches, une zone appelée LVZ (low vélocity zone) correspond au passage progressif du solide au plastique.
               - une troisième sous-couche, le manteau inférieur (en jaune) a les propriétés d’un solide élastique aux échelles de temps inférieures à l'année, et plastique aux échelles de temps supérieures au siècle.
        A mesure que l’on s’enfonce, le manteau devient plus rigide, car l'effet de pression, qui maintient l'état solide, augmente plus rapidement que l'effet de température, qui provoque la fusion.

        Enfin la troisième couche est le « noyau », (en rouge clair et foncé)
              - Le noyau externe est liquide. Il est essentiellement composé de fer à 80-85 %, d'environ 10-12 % d'un élément léger non encore déterminé parmi le soufre, l'oxygène et le silicium, et enfin de l'ordre de 5 % de nickel. Sa viscosité est estimée à de 1 à 100 fois celle de l’eau, sa température moyenne atteint 4000 °C et sa densité 10. La discontinuité de Gutengberg marque la transition entre le manteau et le noyau.
        Ce métal en fusion est animé de mouvements de convection, essentiellement de nature thermique , qui interagissent avec les mouvements de la planète, (rotation quotidienne principalement, à plus longue échelle de temps, précession du globe terrestre).
        A l’intérieur du métal naissent des courants électriques, qui produisent des champs magnétiques, qui eux mêmes renforcent ces courants. C’est l’explication du champ magnétique terrestre.   
              - Le « noyau interne » solide (également appelé « graine ») est essentiellement métallique (alliage de fer et de nickel principalement, en proportions environ 80 %-20 %) et constitué par cristallisation progressive du noyau externe. La pression de 3,5 millions de bars, le maintient dans un état solide malgré une température supérieure à 6000 °C et une densité d’environ 13. La discontinuité de Lehmann (non figurée) marque la transition entre le noyau externe et le noyau interne.

        On ne peut rien savoir par sondage, les plus profonds faits par les russes atteignant au maximum 15 km de profondeur.
        C'est par une sorte d'échographie de l'intérieur de la Terre, établie à partir du comportement des ondes sismiques lors des tremblements de terre que les sismologues ont réussi à déterminer l'état et la densité des couches par l'étude du comportement de ces ondes sismiques. La vitesse de propagation des ondes sismiques est fonction de l'état et de la densité de la matière.
         Certains types d'ondes se propagent autant dans les liquides, les solides et les gaz, alors que d'autres types ne se propagent que dans les solides. Ces ondes se propageant dans l’intérieur de la terre et se réfléchissant lors des discontinuités. Elles marquent les différentes couches.

     


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