La Terre 
Partie 1 : Structure et composition
Comment observer l’intérieur de la 
Terre? 
~10km maximum
1. La Terre observable directement
La croûte continentale = granite, gneiss, granodiorite et granulites. 
Plan de foliation 
Plan de diaclase 
Granite et gra...
1. La Terre observable directement
Basalte avec une enclave de péridotite. 
La croûte océanique = basalte et gabbro. 
Basalte vacuolaire (pas de connection e...
Croûte océanique. Croûte continentale. 
JP Bourseau,UCBL1. 
1. La Terre observable directement
2. La forme de la Terre et sa gravité
La surface des océans peut se concevoir comme une surface de niveau 
(= « altitude gravitaire ») qui est contrôlée essenti...
L’accélération de la pesanteur est la résultante de 2 forces (Fn >> Fc) : 
g = 9.8 m/s². 
g = f (rayon ; distribution des ...
Rayon polaire = 6356.77 km 
Rayon équatorial = 6374.16 2. CLAIRAUT (18ème s.)  la Terre a la forme d’un ellipsoïde de rév...
Différences entre géoïde et ellipsoïde en mètres 
2. La forme de la Terre et sa gravité
Le géoïde varie car 
A. L’axe de rotation de la 
Terre est incliné 
B. La température varie 
latéralement à l’intérieur 
d...
3. La sismologie 
Près de l’épicentre 
Déformation permanente : cassante, les failles 
Nevada, 16 décembre 1954 
USGS
Ondes sismiques 
Plus loin, des vibrations, des ondes qui se propagent. 
La déformation n’est pas permanente : 
déformatio...
Une onde est la propagation d'une 
perturbation produisant sur son passage une 
variation réversible de propriétés physiqu...
3. La sismologie
De quel type d’onde s’agit-til ? 
A. Onde P 
B. Onde S 
C. Onde de surface 
D. Je ne sais pas
De quel type d’onde s’agit-til ? 
A. Onde P 
B. Onde S 
C. Onde de surface 
D. Je ne sais pas
Ondes réfléchies, transmises 
(c=réflechie sur noyau, K=transmise dans le noyau) 
3. La sismologie 
Les différentes phases...
Liquide Solide 
Modèle radial de Terre 
Solide 
3. La sismologie
Tomographie sismique : échographie du manteau terrestre 
3. La sismologie 
E. Debayle, 2005
•Avoir une idée de la composition chimique de la 
Terre 
•Reproduire en laboratoire les conditions de 
Pression et de Temp...
Un modèle géochimique 
Composition chimique initiale de la Terre 
• Composition de la 
nébuleuse ~composition 
du soleil (...
Les chondrites 
Les corps parents des planètes 
•Météorites non différenciées 
•Fer métal + silicates 
•Les plus vieilles ...
Un modèle géochimique 
Composition du manteau et du noyau 
Manteau riche en lithophiles 
2 
1 
Noyau riche en sidérophiles...
Si on connaît la composition en Nickel des 
chondrites alors 
A. La composition en Nickel 
du manteau vaut 1,5 fois 
celle...
Un modèle géochimique 
Composition chimique de la Terre 
Tous les éléments ne sont pas totalement réfractaires, 
totalemen...
Un modèle minéralogique 
Matériaux des différentes 
enveloppes 
• Trouver les matériaux dont les propriétés 
(K,m,r) repro...
Un modèle minéralogique 
Les roches du manteau : Les péridotites 
Olivine > 50% 
Pyroxènes < 50% 
Oxydes d’Aluminium < 10%...
Un modèle minéralogique 
Conditions P-T de l’intérieur de la Terre 
4. Composition du manteau et du noyau
Un modèle minéralogique 
Expériences de choc ou en écrasement 
P = Force/Surface 
Un exemple : la cellule 
à enclume de di...
Comprimer une olivine, le composant principal des 
péridotites 
Olivine a 
Changements de phases 
(Fe,Mg)2SiO4 
Orthorombi...
4. Composition du manteau et du noyau
Post-perovskite
Ce qu’il faut retenir 
• La sismologie permet de sonder indirectement 
l’intérieur de la Terre 
• Les vitesses sismiques v...
Prochain SlideShare
Chargement dans…5
×

Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre

3 962 vues

Publié le

Cours de première année de Sciences de la Terre
Université de Lyon 1

Publié dans : Formation
1 commentaire
3 j’aime
Statistiques
Remarques
Aucun téléchargement
Vues
Nombre de vues
3 962
Sur SlideShare
0
Issues des intégrations
0
Intégrations
12
Actions
Partages
0
Téléchargements
179
Commentaires
1
J’aime
3
Intégrations 0
Aucune incorporation

Aucune remarque pour cette diapositive

Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre

  1. 1. La Terre Partie 1 : Structure et composition
  2. 2. Comment observer l’intérieur de la Terre? ~10km maximum
  3. 3. 1. La Terre observable directement
  4. 4. La croûte continentale = granite, gneiss, granodiorite et granulites. Plan de foliation Plan de diaclase Granite et granodiorite= roches magmatiques plutoniques. Gneiss et granulites = roche métamorphiques. Reboulet S. 1. La Terre observable directement
  5. 5. 1. La Terre observable directement
  6. 6. Basalte avec une enclave de péridotite. La croûte océanique = basalte et gabbro. Basalte vacuolaire (pas de connection entre les vacuoles). Basalte à vacuoles étirées 1. La Terre observable directement
  7. 7. Croûte océanique. Croûte continentale. JP Bourseau,UCBL1. 1. La Terre observable directement
  8. 8. 2. La forme de la Terre et sa gravité
  9. 9. La surface des océans peut se concevoir comme une surface de niveau (= « altitude gravitaire ») qui est contrôlée essentiellement par la gravité (on ne tient pas compte des effets périodiques comme les marées et la houle). La surface océanique représente à l'équilibre une partie de surface sur laquelle le potentiel de pesanteur est constant (même g) = surface équipotentielle : le géoïde. 2. La forme de la Terre et sa gravité
  10. 10. L’accélération de la pesanteur est la résultante de 2 forces (Fn >> Fc) : g = 9.8 m/s². g = f (rayon ; distribution des masses) g « pôles » = 9.83 m/s² g « équateur » = 9.78 m/s². 2. La forme de la Terre et sa gravité
  11. 11. Rayon polaire = 6356.77 km Rayon équatorial = 6374.16 2. CLAIRAUT (18ème s.)  la Terre a la forme d’un ellipsoïde de révolution Rotation (force centrifuge)  Terre aplatie aux pôles et gonflée à l’équateur. La forme de la Terre et sa gravité
  12. 12. Différences entre géoïde et ellipsoïde en mètres 2. La forme de la Terre et sa gravité
  13. 13. Le géoïde varie car A. L’axe de rotation de la Terre est incliné B. La température varie latéralement à l’intérieur de la Terre C. La composition varie latéralement à l’intérieur de la Terre D. Il y a des anomalies magnétiques sur les fonds marins E. Les continents bougent latéralement
  14. 14. 3. La sismologie Près de l’épicentre Déformation permanente : cassante, les failles Nevada, 16 décembre 1954 USGS
  15. 15. Ondes sismiques Plus loin, des vibrations, des ondes qui se propagent. La déformation n’est pas permanente : déformation élastique. 2. La sismologie Northridge, CA 1994 USGS
  16. 16. Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière. 3. La sismologie Vibrations du sols : les ondes sismiques
  17. 17. 3. La sismologie
  18. 18. De quel type d’onde s’agit-til ? A. Onde P B. Onde S C. Onde de surface D. Je ne sais pas
  19. 19. De quel type d’onde s’agit-til ? A. Onde P B. Onde S C. Onde de surface D. Je ne sais pas
  20. 20. Ondes réfléchies, transmises (c=réflechie sur noyau, K=transmise dans le noyau) 3. La sismologie Les différentes phases observées
  21. 21. Liquide Solide Modèle radial de Terre Solide 3. La sismologie
  22. 22. Tomographie sismique : échographie du manteau terrestre 3. La sismologie E. Debayle, 2005
  23. 23. •Avoir une idée de la composition chimique de la Terre •Reproduire en laboratoire les conditions de Pression et de Température de l’intérieur de la Terre 4. Composition du manteau et du noyau Comment interpréter les modèles de vitesses sismiques ?
  24. 24. Un modèle géochimique Composition chimique initiale de la Terre • Composition de la nébuleuse ~composition du soleil (99.9% masse totale) • Composition des plus vieilles météorites (chondrites 4.562Ga) 4. Composition du manteau et du noyau
  25. 25. Les chondrites Les corps parents des planètes •Météorites non différenciées •Fer métal + silicates •Les plus vieilles •Chondres : billes de silicates Les météorites différenciées •Achondrites = silicates •Sidérites = métaux •En général plus jeunes Débris de noyaux et manteaux planétaires? Museum national d’histoire naturelle Un modèle géochimique 4. Composition du manteau et du noyau
  26. 26. Un modèle géochimique Composition du manteau et du noyau Manteau riche en lithophiles 2 1 Noyau riche en sidérophiles 3 4. Composition du manteau et du noyau
  27. 27. Si on connaît la composition en Nickel des chondrites alors A. La composition en Nickel du manteau vaut 1,5 fois celle de la chondrite B. La composition en Nickel du noyau vaut 3 fois celle de la chondrite C. La composition du Nickel du manteau = composition de la chondrite D. Je ne sais pas
  28. 28. Un modèle géochimique Composition chimique de la Terre Tous les éléments ne sont pas totalement réfractaires, totalement sidérophiles ou lithophiles… 4. Composition du manteau et du noyau
  29. 29. Un modèle minéralogique Matériaux des différentes enveloppes • Trouver les matériaux dont les propriétés (K,m,r) reproduisent le profil de vitesses sismiques • Pas d’échantillons de la Terre profonde (> 500km)  Conduire des expériences aux conditions de P-T de la Terre profonde. 4. Composition du manteau et du noyau
  30. 30. Un modèle minéralogique Les roches du manteau : Les péridotites Olivine > 50% Pyroxènes < 50% Oxydes d’Aluminium < 10% 4. Composition du manteau et du noyau
  31. 31. Un modèle minéralogique Conditions P-T de l’intérieur de la Terre 4. Composition du manteau et du noyau
  32. 32. Un modèle minéralogique Expériences de choc ou en écrasement P = Force/Surface Un exemple : la cellule à enclume de diamants Echantillon Laser 4. Composition du manteau et du noyau
  33. 33. Comprimer une olivine, le composant principal des péridotites Olivine a Changements de phases (Fe,Mg)2SiO4 Orthorombique 25GPa  Pérovskite (Fe,Mg)SiO3 Cubique 120GPa Post-Pérovskite (Fe,Mg)SiO3 Pression Un modèle minéralogique 4. Composition du manteau et du noyau
  34. 34. 4. Composition du manteau et du noyau
  35. 35. Post-perovskite
  36. 36. Ce qu’il faut retenir • La sismologie permet de sonder indirectement l’intérieur de la Terre • Les vitesses sismiques varient radialement et horizontalement à cause des changements minéralogiques et des variations de température et de chimie • Le manteau est solide, tout comme la graine, à l’inverse du noyau externe • Les transitions de phase dans l’olivine permettent de comprendre le profil de vitesses radiales • On peut connaître la composition chimique de la Terre interne à partir des météorites Conclusions

×