1ère Spé : Chapitre 1 : La structure interne de la Terre.

Introduction : L’observation de la surface de la Terre permet de distinguer deux domaines : continental et océanique. 70% de la surface de la Terre est occupée par les océans.

Thème 1 : La Terre, la vie et l'organisation du vivant.Sous-thème: La strcture du globe terrestre.us

Chapitre 1 : La structure interne de la Terre.

Sommaire

I) Des contrastes entre les continents et les océans.

II) L’apport des études sismologiques et thermiques.

A) L’apport des études sismologiques.

1) Caractériser les ondes sismiques.

2) Découverte des roches sous la croûte.

3) Découverte des roches en profondeur.

B) L’apport des études thermiques.

Pourquoi existe-il un tel contraste entre les océans et les continents ? ?

I) Des contrastes entre les continents et les océans.

Activité 1 : La topographie du domaine continental et océanique. Topographie : étude des reliefs terrestre (océanique et continental).

Bilan : Sur Terre, nous avons une répartition bimodale des altitudes (distribution qui possède deux « pics »). L'altitude moyenne en milieu continental (croûte continentale) est de l'ordre de 840 m. En milieu océanique (croûte océanique), la profondeur moyenne est de l'ordre de 3800 m.

Q : Pourquoi la croûte terrestre n’est-elle pas homogène ?

Activité 2 : La croûte océanique et la croûte continentale.

Bilan : La composition de la croûte continentale présente une certaine hétérogénéité visible en surface : roche magmatique (granite), sédimentaire (craie), métamorphique (gneiss). Une étude en profondeur révèle que les granites en sont les roches les plus représentative. La croûte océanique est composée de basaltes et de gabbros (roche magmatique).

I) Des contrastes entre les continents et les océans.

Activité 3 : Les différentes roches de la croûte terrestre.

I) Des contrastes entre les continents et les océans.

Activité 3 : Les différentes roches de la croûte terrestre. CORRECTION

Bilan : La distribution bimodale des altitudes est en lien avec la nature des roches, de la croûte continentale ou océanique, et leur densité.

Q : Comment connaitre les différentes roches sous la croûte ?

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. A) L’apport des études sismologiques. 1) Caractériser les ondes sismiques.

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. A) L’apport des études sismologiques. 1) Caractériser les ondes sismiques.

Activité 4 : Caractériser les ondes sismiques.

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. A) L’apport des études sismologiques. 1) Caractériser les ondes sismiques.

Activité 4 : Caractériser les ondes sismiques. CORRECTION

Bilan : Les ondes P traversent tous les milieux, les ondes S traversent uniquement les milieux solides.

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. A) L’apport des études sismologiques. 1) Caractériser les ondes sismiques.

Activité 5 : La vitesse des ondes P.

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. A) L’apport des études sismologiques. 1) Caractériser les ondes sismiques.

Activité 5 : La vitesse des ondes P. CORRECTION

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. A) L’apport des études sismologiques. 1) Caractériser les ondes sismiques.

Activité 6 : La vitesse des ondes sismiques.

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. A) L’apport des études sismologiques. 1) Caractériser les ondes sismiques.

Activité 6 : La vitesse des ondes sismiques 2.

Bilan : Plus le matériau a une masse volumique (densité) élevée, plus les ondes qui le traversent seront rapides. Plus le matériau est ductile, plus les ondes qui le traversent sont lentes.

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. A) L’apport des études sismologiques. 2) L'utilisation des ondes sismiques.

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. A) L’apport des études sismologiques. 2) L'utilisation des ondes sismiques.

Activité 7 : L'utilisation des données sismiques

Bilan : Les données fournies par la sismique réflexion/réfraction, nous renseignent sur la profondeur des différentes discontinuités dans le globe terrestre. Elles correspondent à une limite entre deux couches de matériaux aux propriétés différentes.

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. A) L’apport des études sismologiques. 2) L'utilisation des ondes sismiques.

Activité 8 : L'utilisation des données sismiques pour définir la profondeur du MOHO

Bilan : Le Moho délimite la croute océanique/continentale et le manteau. La croûte continentale à une profondeur d’environ 30 km. La croûte océanique à une profondeur d’environ 8 km.

D’après tes connaissances précédentes, quelles sont les caractéristiques principales de la croute continentale, de la croute océanique et du manteau ?

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. A) L’apport des études sismologiques. 2) L'utilisation des ondes sismiques.

Activité 9 : L'utilisation des données sismiques pour définir la partie superficielle du manteau

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. A) L’apport des études sismologiques. 2) L'utilisation des ondes sismiques.

Activité 9 : L'utilisation des données sismiques pour définir la partie superficielle du manteau

Bilan : La délimitation entre la lithosphère froide et rigide (croûte + manteau supérieur) et l’asthénosphère chaude et ductile (fin du manteau supérieur) se situe à environs 100km. La lithosphère océanique se situe a environs 90 km et la lithosphère continentale se situe à environ 120 km.

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. A) L’apport des études sismologiques. 3) Découverte des roches en profondeur.

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. A) L’apport des études sismologiques. 3) Découverte des roches en profondeur.

Activité 10 : La propagation des ondes en profondeur.

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. A) L’apport des études sismologiques. 3) Découverte des roches en profondeur.

Activité 10 : La propagation des ondes en profondeur.

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. A) L’apport des études sismologiques. 3) Découverte des roches en profondeur.

Activité 10 : La propagation des ondes en profondeur.

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. A) L’apport des études sismologiques. 3) Découverte des roches en profondeur.

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. B) L’apport des études thermiques.

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. B) L’APPORT DES ÉTUDES THERMIQUES.

Activité 11 : Le profil thermique de la Terre.

Dans la lithosphère la température augmente de 30°C/km. Si cette évolution était linéaire, la température au centre de la Terre serait d’environ 192 000°C. Or les géologue estiment qu’elle est située autour de 5 000 à 6 000°C.

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. B) L’APPORT DES ÉTUDES THERMIQUES.

Activité 12 : Le profil thermique de la Terre.

Bilan : L’étude des températures au fond des forages réalisés dans la croûte montre une augmentation de la température des roches avec la profondeur. En moyenne, cette augmentation est de 30°C par kilomètre dans la lithosphère, et de 0,5 °C dans le manteau et le noyau externe. Ce gradient géothermique est presque toujours positif et révèle l’existence d’une énergie thermique à l’intérieur du globe terrestre.

Évolution de la température interne de la Terre en fonction de la profondeur (géotherme) et gradient géothermique.

Q : Comment peut-on mettre en évidence l’existence de ces transferts de chaleur au sein du globe ?

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. B) L’APPORT DES ÉTUDES THERMIQUES.

Activité 13 : Les modes de transfert de chaleur dans le globe.

II) L’apport des études sismologiques et thermiques. B) L’APPORT DES ÉTUDES THERMIQUES.

Activité 13 : Les modes de transfert de chaleur dans le globe.

Géotherme, gradient géothermique, conduction et convection

Bilan : Le profil du géotherme (sa valeur) est propre à chaque enveloppe terrestre. Cela s’explique par les mécanismes de transferts thermiques différents : par conduction dans la lithosphère et par convection dans le manteau et le noyau. Ainsi on remarque que lorsque le gradient géothermique est élevé, cela est caractéristique d’un transfert d’énergie par conduction ; tandis que lorsqu’il est faible cela est caractéristique d’un transfert par convection.

II) La texture des différentes roches : Les roches magmatiques sont formées par refroidissement d’un magma, c’est-à-dire un liquide à haute température constitué de roche fondues. Ce refroidissement peut-être plus ou moins rapides, ce qui se traduit par une texture différente. Une roche peut être observée à plusieurs échelles. Après une première observation à l’œil nu, l’utilisation d’un microscope polarisant permet de préciser sa texture et sa composition minéralogique. III) La composition minéralogique des différentes roches : Observer les lames minces de ces roches au microscope polarisant en lumière polarisée non analysée (LPNA) puis en lumière polarisée analysée (LPA). Fiche d’aide pour le microscope polarisant. Pour chaque roche, décrire les minéraux qui la constituent et réaliser un dessin d’observation. Fiche d’aide pour la détermination des minéraux.

Activité 3 : Les différentes roches de la croûte terrestre. Tout au long de cette activité nous allons travailler sur trois roches : le basalte, le gabbro et le granite. I) La densité des différentes roches : - Peser l’échantillon de la roche (masse m, en g). - Remplir l’éprouvette graduée jusqu’à un niveau repère. Placer l’échantillon dans l’éprouvette, mesurer l’augmentation de volume. C’est le volume de l’échantillon (V, en mL). - Déterminer la masse volumique de l’échantillon (ρ = m/V, en g/mL). - En déduire la densité de la roche ( d = masse volumique de l’échantillon / masse volumique de l’eau). Masse volumique de l’eau 1g/mL-1.