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La structure de la Terre : couches et schéma

L’essentiel

La structure de la Terre comprend trois grandes enveloppes : la croûte, le manteau et le noyau. Leurs limites sont le Moho et la discontinuité de Gutenberg, à 2 900 km de profondeur. Le noyau se divise en noyau externe liquide et en graine solide. Ce modèle repose surtout sur l’étude des ondes sismiques.

Les couches terrestres

On ne peut pas observer directement l’intérieur de la Terre : le forage le plus profond n’atteint qu’environ 12 km, pour un rayon d’environ 6 370 km. La structure de la Terre est donc déduite de méthodes indirectes.

Schéma de la structure interne de la Terre : les légendes
CoucheProfondeurÉtatRoche ou composition
Croûte continentale30 à 40 km en moyenne, jusqu’à 70 km sous les chaînes de montagnesSolideGranite surtout
Croûte océaniqueEnviron 7 km d’épaisseurSolideBasalte et gabbro
ManteauJusqu’à 2 900 kmSolidePéridotite dans sa partie supérieure
Noyau externeDe 2 900 à 5 100 kmLiquideFer et nickel
Noyau interne ou graineDe 5 100 à 6 370 kmSolideFer et nickel

Les discontinuités

Une discontinuité est une profondeur où la vitesse des ondes sismiques change brusquement, ce qui révèle un changement de matériau ou d’état.

DiscontinuitéProfondeurSépareDécouverte
MohoEnviron 30 à 40 km sous les continents, 7 km sous les océansCroûte et manteauMohorovičić, 1909
Gutenberg2 900 kmManteau et noyauBeno Gutenberg, années 1910
Lehmann5 100 kmNoyau externe et graineInge Lehmann, 1936

Comment on connaît la structure interne du globe

Un séisme émet des ondes sismiques qui traversent le globe. Leur vitesse dépend du matériau. Les ondes P se propagent dans les solides et les liquides. Les ondes S ne se propagent que dans les solides.

  • Les ondes P passent d’environ 6 km/s dans la croûte à environ 8 km/s dans le manteau : c’est le Moho.
  • Les ondes S disparaissent à 2 900 km : le noyau externe est donc liquide.
  • À chaque discontinuité, les ondes changent de direction. À la limite du noyau, cette déviation crée une zone d’ombre, où certaines ondes ne sont pas enregistrées.

Astuce : D’autres indices confirment ce modèle : les roches du manteau remontées par certains volcans, les météorites de fer et la densité moyenne de la Terre, plus élevée que celle des roches de surface.

Lithosphère et asthénosphère

On peut aussi découper la Terre selon la rigidité. La lithosphère, rigide, regroupe la croûte et le sommet du manteau. Son épaisseur est de l’ordre de 100 km, et elle est découpée en plaques. En dessous, l’asthénosphère est une partie du manteau plus déformable. Elle reste solide, mais elle flue très lentement.

Croûte, manteau et noyau sont des couches de composition. Lithosphère et asthénosphère sont des couches de comportement.

Densités moyennes
EnveloppeDensité
Croûte continentaleEnviron 2,7
Croûte océaniqueEnviron 2,9
Manteau supérieurEnviron 3,3
NoyauDe 10 à 13 environ

La chaleur interne

La température augmente avec la profondeur. Près de la surface, elle gagne environ 30 °C par kilomètre : c’est le gradient géothermique. Ce gradient diminue en profondeur, et le centre de la Terre avoisine 5 000 à 6 000 °C. Cette chaleur vient surtout de la désintégration d’éléments radioactifs et de la chaleur initiale de la planète.

Les erreurs à éviter

  • Le manteau est liquide. Le manteau est solide.

    Les ondes S le traversent. Il se déforme lentement, mais ce n’est pas un liquide. Le magma ne forme que de petites poches.

  • La croûte terrestre et la lithosphère, c’est pareil. La lithosphère comprend la croûte et le sommet du manteau.

    Sa limite inférieure se situe bien plus bas que le Moho.

  • Le noyau est entièrement liquide. Le noyau externe est liquide et la graine est solide.

    La pression énorme maintient le fer solide au centre.

Exercices corrigés

  1. 1. Quel est l’ordre des couches, de la surface vers le centre ?

    Voir la correction

    Croûte, manteau, noyau. On traverse la croûte, puis le manteau, puis le noyau.

  2. 2. Quelle discontinuité sépare la croûte du manteau ?

    Voir la correction

    Le Moho. Le Moho porte le nom de Mohorovičić, qui l’a mis en évidence en 1909.

  3. 3. Quelle couche est liquide ?

    Voir la correction

    Le noyau externe. Les ondes S ne traversent pas le noyau externe : il est liquide.

  4. 4. Quelle roche domine dans la croûte océanique ?

    Voir la correction

    Le basalte. La croûte océanique est faite de basalte et de gabbro.

  5. 5. Les ondes P arrivent à 8 km/s au lieu de 6 km/s en dessous d’une certaine profondeur. Que peut-on en déduire ?

    Voir la correction

    Un changement de roche, avec une roche plus dense. Les ondes accélèrent en entrant dans la péridotite du manteau : c’est la signature du Moho.

  6. 6. Avec un gradient de 30 °C par km et 15 °C en surface, quelle température attend-on à 3 km de profondeur ?

    Voir la correction

    105 °C. 15 + 30 × 3 = 105 °C.

Questions fréquentes

Quelles sont les couches de la Terre ?

De l’extérieur vers le centre : la croûte, le manteau, le noyau externe liquide et la graine solide.

Quelle différence entre croûte continentale et croûte océanique ?

La croûte continentale est plus épaisse et moins dense, surtout formée de granite. La croûte océanique est plus fine et plus dense, faite de basalte et de gabbro.

Peut-on creuser jusqu’au noyau ?

Non. Le forage le plus profond, en Russie, n’a atteint qu’environ 12 km, soit une toute petite partie de la distance.

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