Caractéristiques de la Terre

Les caractéristiques de la Terre

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Secondaire 1Science et technologie

Index

7. Autoévaluation

1. Objectifs

2. Structure interne

3. lithosphère

4. relief

5. Résumé

6. Activités

1. Objectifs

Objectifs

Caractéristiques de la Terre

• Décrire les principales caractéristiques des trois parties de la structure interne de la Terre (croûte, manteau, noyau)

• Définir la lithosphère comme étant l’enveloppe externe de la Terre formée de la croûte et de la partie supérieure du manteau

• Décrire les principales relations entre la lithosphère et les activités humaines

Objectifs

Caractéristiques de la Terre

• Décrire des relations entre le relief terrestre (topologie) et les phénomènes géologiques et géophysiques

• Décrire l’influence du relief terrestre sur les activités humaines

2. Structure interne de la Terre

La Terre est divisée en 3 grandes parties, mais cela n'a pas toujours été le cas.

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Structure interne de la Terre

La Terre est divisée en 6 parties: 1. Noyau interne solide 2. Noyau externe liquide 3. Manteau inférieur solide 4. Manteau supérieur 5. Croûte continentale 6. Croûte océanique

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Structure interne de la Terre

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Noyau externe

Noyau interne

Manteau inférieur

Croûte océanique

Croûte continentale

Manteau supérieur

Structure interne de la Terre

Les discontinuités

On observe trois discontinuités entre ces couches :1. Mohorovicic 2. Gutenberg 3. Lehmann

Chaleur interne de la Terre

La température interne

La Terre possède une chaleur interne. Cette température augmente avec la profondeur selon ce qu'on appelle le gradient géothermique. La température augmente rapidement dans la lithosphère et à la limite manteau/noyau.

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Mais comment est-on revenu à ce modèle de la Terre ?

Le modèle de la Terre

Le modèle Prem

Le modèle de la Terre qu'on vient de voir s'appelle le modèle PREM (Preliminary Reference Earth Model). Ce modèle a été conçu à l'aide de données géophysiques. Les quatre couches (croûte, manteau, noyau externe et noyau interne) possède une signature sismologique unique. Le modèle a pu été construit à partir de tremblements de terre.

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Modèle PREM

Le modèle de la Terre

Ce sont les sismologues Mohorovicic et Gutenberg (puis Lehmann) qui ont réussi à développer le modèle.

Les tremblements de terre nous ont aidé à comprendre les couches de la Terre. En effet, les tremblements de terre émettent des ondes dans toutes les directions.

Il existe deux domaines de propagations des ondes: les ondes de surface et les ondes de fond. Lorsqu'on étudie les profondeurs de la Terre, on étudie les ondes de fond.

Voyons un schéma montrant comment les ondes pénètrent la Terre

Le modèle de la Terre

Le modèle de la Terre

Un sismographe est un instrument qui sert à mesurer les ondes sismiques. Il capte les mouvements du sol et les enregistre sur un sismogramme.

Un sismogramme est une représentation graphique des mouvements du sol qui sont le reflet du déplacement d'ondes à partir du foyer du tremblement de terre.

Sur un sismogramme, on observe les ondes de fond (P et S) et les ondes de surface (L).

À quoi ressemble un sismogramme ?

Mais ce n'est pas tout. On utilise les hodochrones pour étudier les couches terrestres.

Le modèle de la Terre

Les hodochrones

L’hodochrone est une courbe représentant le temps de propagation des ondes (P, S, surface) en fonction de la distance épicentrale. Elle est fabriquée à l'aide de plusieurs sismogrammes répartis à travers le monde. La distance épicentrale est la distance séparant l'épicentre et la station où se trouve le sismographe. L'épicentre est le point sur la surface de la Terre qui est situé au-dessus du foyer, lequel est généralement sous la surface, dans les roches.

Un hodochrone

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Temps du trajet (min)

Distance de l'épicentre (km)

Les hodochrones nous permettent de calculer la vitesse des ondes P, S et de surface (L) et d'observer le CHANGEMENT de cette vitesse. La formule est :vitesse = distance/ temps Nous observons que les vitesses des ondes changent, sauf celles des ondes de surface, plus on s'éloigne de l'épicentre. Qu'est-ce que cela veut dire ?

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Comparaison

Hypothèse de la Terre homogène

hypothèse du modèle prem

Si la Terre était composée d'une seule couche homogène, de même matériau, les ondes voyageraient à une seule vitesse. Or, ce n'est pas ce qu'on observe sur les hodochrones lors des tremblements de terre.

Sur l'hodochrone, on observe que les ondes P et S changent de vitesse (l'inverse de la pente de la courbe change), plus on s'éloigne de l'épicentre du séisme. Plus la station d'enregistrement est loin de l'épicentre, plus les ondes pénètrent la Terre et rencontrent différentes couches de roches différentes avant de remonter vers la surface. La vitesse des ondes est liée au type de roche.

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Voilà! Maintenant, tu sais comment l'on a bâti le modèle de la Terre! Il y a toutes sortes d'applications possibles.

La tomographie sismique

Les anomalies de vitesse

La tomographie sismique est une technique utilisée pour étudier les anomalies de vitesse des ondes sismiques par rapport au modèle de la Terre, PREM.

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3. La lithosphère

La lithosphère

La lithosphère

• C'est l'enveloppe rigide de la Terre qui comprend la croûte terrestre et une partie du manteau supérieur. La lithosphère mesure entre 70 et 200 km d'épaisseur (avec une croûte continentale de 30 km en moyenne et une croûte océanique de 10 km en moyenne).
• La lithosphère est en contact avec les autres enveloppes: hydrosphère, atmosphère et biosphère.

La lithosphère

La lithosphère

La lithosphère comprend la croûte continentale et océanique ET une partie du manteau supérieur, le manteau lithosphérique solide. La lithosphère océanique est sous les océans tandis que la lithosphère continentale se trouve au niveau des continents.

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Comparaison

Lithosphère océanique

lithosphère continentale

Comme nous le verrons dans un prochain cours, la lithosphère océanique se forme au niveau des dorsales océaniques (bien souvent au centre des océans). Une dorsale est une ouverture dans la croûte où du magma remonte à la surface en raison de la décompression des roches sous-jacentes. Cette lithosphère se déplace au fil du temps et vieillit.

La lithosphère continentale se forme dans les zones de subduction, là où deux plaques tectoniques se rencontrent. La fusion du manteau sous-jacent au continent fond partiellement et forme du magma qui remonte dans la lithosphère. En 2021, la plaque subduite ne fond pas. C'est l'eau qui en sort qui fait fondre le manteau sus-jacent.

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Comparaison

lithosphère océanique

lithosphère continentale

La lithosphère océanique est formée de roches volcaniques (basaltes) et ignées (gabbros) qui sont transformées en roches métamorphiques (schistes vertes, schistes bleus, etc.) au fil du temps par l'altération hydrothermale et l'enfoncement lent dans le manteau.

La lithosphère continentale peut aussi se former lorsqu'un point chaud se situe sous la lithosphère. Des exemples sont les collines montérégiennes au Québec et aux États-Unis, les trapps de Deccan en Inde, le plateau du Columbia dans l'Ouest des États-Unis (Oregon, Washington, Idaho) et le Parc Yellowstone aux USA. Ces roches forment des roches intrusives (syénite, diorite, gabbros) ou extrusives (basaltes).

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Comparaison

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lithosphère océanique

lithosphère continentale

La partie du manteau lithosphérique s'est formée par l'extraction de magma lors de la fusion partielle du manteau (formant lherzolite, dunite, harzburgite). C'est donc un mélange de roches ultrabasiques ci-dessus et de gabbros. Les gabbros sont l'équivalent intrusif des basaltes. Ils proviennent du même magma que celui qui a fait la croûte océanique, à l'exception qu'une partie n'a pas atteint la surface.

La composition moyenne de la croûte continentale est andésitique / granodioritique. La croûte continentale se forme depuis au minimum 4 milliards d'années (Ga) dans des arcs magmatiques au-dessus des zones de subduction.

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Pour bien comprendre le début de la Tere, je vous propose de visionner une leçon de Hervé Martin, géochimiste.

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Lithosphère et activités humaines

Activités humaines

Les êtres humaines utilisent la lithosphère à plusieurs niveaux:1. Agriculture 2. Exploitation de sable 3. Exploitation minière 4. Aménagement du territoire 5. Dépotoires

4. Le relief

Le relief

Définition

C'est l'ensemble des formes de la lithosphère à sa surface en contact avec l'atmosphère ou l'ensemble des irrégularités de la topographie. Ces formes peuvent être des dépressions, des élévations et des pentes. On trouve les montagnes et les vallées, les plaines et les collines, les plateaux et les boucliers.

Le relief

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Le relief permet à l'humain de faire certaines activités. Voyons des exemples.

Le relief et les activités humaines

Montagne

Plaine

Bouclier

Vallée

Plateau

Colline

Étude du relief (de la topographie)

Bathymétrie

Géodésie

Télédétection

La bathymétrie est l'études du relief des fonds marins. Les navires océanographiques sont équippés de sondeurs multifaisceau pour effectuer ces relevés topographiques.

La gravimétrie permet d'observer les reliefs de la Terre. Elle utilise les anomalies de gravité. Plus il y a de roches (montagnes), plus il y aura une anomalie positive, et vice versa.

La télédétection permet d'acquérir des images de la surface de la Terre. Elle découle de la photographie aérienne par avion, par ballon ou par satellite. Les modèles numériques d'altitude permettent d'observer le relief.

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Données

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Étude du relief (de la topographie)

Imagerie acoustique

Sismologie

La sismologie, bien qu'elle serve à étudier les couches de roches sédimentaires dans le fond marin, peut aussi servir à observer le relief des fonds marins.

En bathymérie, on utilise des sonars à balayage latéral ou des sondeurs multifaisceaux, lesquels utilisent les propriétés de rétrodiffusion acoustique des fonds marins (manière dont le fond renvoie les ondes acoustiques).

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5. Résumé

Résumé

STructure de la Terre

Lithosphère

Relief

La Terre se compose de 6 couches: le noyau interne, le noyau externe, le manteau inférieur, le manteau supérieur, la croûte continentale et la croûte océanique.

La lithosphère est composée de la croûte continentale et océanique, et du manteau lithosphérique (une partie du manteau supérieur rigide).

Le relief de la Terre est varié (montagnes, vallées, collines, plaines, plateaux, boucliers). Il est le résultat de la tectonique des plaques et d'autres phénomènes géologiques (volcanisme, plutonisme, érosion, etc.)

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6. Activités

Activités

Activité 1

Activité 2

Activité 3

À venir

À venir

À venir

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7. Autoévaluation

Autoévaluation

Tout compris, super!

Eh bien, je suis toujours là.

Hum ? Pas sûr ...

Questions ?