1 SPE TP4 le manteau

THEME : la structure du globe

TP2 : Sous la croûte : le manteau

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index

Rappels sur le structure du globe et du manteau Les roches du manteau La dynamique du manteau Le gradient géothermique Le flux géothermique Les enseignements de la tomographie sismique l'hypothèse de Holmes La modélisation des transferts de chaleur

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Le manteau représente 84 % du volume terrestre.

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01

Les roches du manteau

Comment expliquez la répartition des couches de la terre

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Matériel

Un microscope polarisant

lame mince

Echantillon macroscopique de péridotite

Détermination minéraux

1)Mettez en oeuvre votre protocole 2) Présentez vos résultats

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la densité de la péridotite

nous savons que

• la croûte continentale est globalement constituée de granites
• La croûte océanique est globalement constituée de gabbros
• le manteau est globalement constitué de péridotites

on fait l'hypothèse que ces différences de composition se traduisent par une densité différente

Matériel

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Etape spécifique

Composition chimique de quelques minéraux

Composition chimique des couches de la terre (% masse)

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Un scénario pour la formation de la terre La formation du soleil s’est accompagnée d’e la formation d’un disque de matière à l’intérieur duquel les poussières et fragments se sont agglomérés par collision successives pour donner des objets de plus en plus gros stabilisés sur des orbites autour du soleil. La température de la Terre primitive est d'environ 4700°C (chaleur due aux collisions). Cette Terre est donc alors formée de matière en fusion. Petit à petit, la Terre se refroidit, les éléments les plus légers remontant vers la surface et les plus lourds (fer) s'enfonçant pour former un noyau. La solidification du noyau interne de la Terre aurait commencé il y a 3,5 milliards d'années. Le dégazage (libération des éléments les plus légers à l'extérieur de la terre) sera à l’origine de l’atmosphère puis la condensation de la vapeur d’eau formera les océans.

NB : quelques 10° de millions d’années après le début de la formation un impact avec un planétoïde de la taille de Mars (Théia)est à l'origine de la formation de la lune.

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La température du manteau

Comment se comportent les roches du manteau ?

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Nous savons que l'état et le comportement des roches sont liées aux conditions de pression et de température. Le géotherme :

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Modélisation des transferts de chaleur

conduction, convection

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conduction

On peut tester différents matériaux, différentes roches

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Convection

On modélise ce qui peut se passer dans le manteau

• On superpose 3 couches de densités différentes
• Placées sur une source de chaleur
• On filme
• On schématise
• On légende pour interpréter le mécanisme

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résultats

Interprétation

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Conduction VS Convection

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Un manteau thermiquement hétérogène

Flux géothermique et tomographie sismique

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Et en profondeur ?

tomographie sismique

vitesse < normale anomalie thermique +

Le manteau est thermiquement hétérogène

vitesse > normale anomalie thermique -

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Les transferts globaux

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Et en surface ??? le flux géothermique

minimum au niveau des continents, des bordures continentales

maximum au niveau des dorsales

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Convection

Conduction -->

Mouvements ascendants de matière réchauffée, densité plus faible

Mouvements descendants, matière refroidie, densité plus forte

1 : cellule de convection