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A1B1. Reliefs
A1B2. Océan-Continent
A- Des contrastes entre les continents et les océans
A- Des contrastes entre les continents et les océans
La distribution bimodale des altitudes observée entre continents et le fond des océans reflète un contraste géologique.
25 % correspond au plateaux continentaux émergés (+300 m, vert sur le globe réalisé à l'aide de tectgolob),
25 % correspond aux plaines abyssales immergées (-4800 m, bleu);
15 % les plateaux continentaux immergés ;
talus continentaux,
fosses océaniques,
chaines de montagnes.
Fig.1 Carte des reliefs à la surface de la Terre et bloc diagramme montrant la topographie au fond des océans.
Fig.3: Profil 3D et courbe bimodale illustrant la disparité des reliefs sur Terre
Fig.4 : Affichage tectoglob, reliefs accentués
Le contraste se retrouve dans la nature des roches et leur densité.
Fig.5 : Différences de densité
Une croute continentale de densité d=2.7 majoritairement composée de granite.
Une croute océanique de densité d= 2.9 majoritairement composée de gabbro.
Fig.6 : Coupes simplifiées des deux croutes.
La composition de la croûte continentale présente néanmoins une certaine hétérogénéité visible en surface (roches magmatiques, sédimentaires, métamorphiques), une étude en profondeur révèle que les granites en sont les roches les plus représentatives.
La composition de la croûte océanique présente plus d'homogénéité, gabbros et basaltes.
Fig.7 : Photographies des échantillons des principales roches des 2 croutes.
Granites
Roche métamorphique
Migmatite
Gabbro
Basalte
B- L’apport des études sismologiques à la connaissance du globe terrestre
B- L’apport des études sismologiques à la connaissance du globe terrestre
Pour étudier la structure interne du globe on utilise l'étude de la propagation des ondes sismiques.
Fig. Bloc diagramme montrant les évènements ayant lieu lors d'un séisme.
Un séisme résulte de la libération brutale d’énergie lors de rupture de roches soumises à des contraintes.
L'énergie libérée se dissipe à très grande vitesse, dans toutes les direction, sous forme d'ondes sismiques.
Fig. Différents types d'ondes libérées pendant un séisme.
Pour étudier la structure interne du globe on utilisse principalement les P et S qui circulent en profondeur.
Les ondes P, n’engendrent presque aucunes oscillations du bâtiment, car elles occasionnent un mouvement vertical du sol et ceci n’est pas très dangereux pour le bâtiment.
Les ondes S, au contraire, engendrent de fortes oscillations du bâtiment car leur amplitude et période sont grandes et qu’elles provoquent un mouvement horizontal du sol. Elles peuvent causer des oscillations fortes au bâtiment et même détruire certains éléments de celui-ci, mais ce ne sont pas les plus dangereuses pour un bâtiment.
Les informations tirées du trajet et de la vitesse des ondes sismiques permettent de comprendre la structure interne de la Terre (croûte – manteau – noyau.
Le modèle PREM (Preliminary Reference Earth Model) est un modèle sismique radial de vitesse de propagation des ondes S et P depuis la surface jusqu'au centre de la Terre (d'après Dziewonski et Anderson (1981)).
Il a permis d'identifier la structure interne de la Terre, la densité des différentes sphères concentriques.
Fig. : densité, vitesse des ondes S et p en fonction de la profondeur et interprétation.
Modèle sismique PREM [Preliminary Reference Earth Model].
Les variations brutales de la vitesse des ondes correspondent aux changement de milieux, se sont les discontinuités.
Fig. Coupes du globe légendée
Les variations brutales de la vitesse des ondes correspondent aux changement de milieux, se sont les discontinuités.
profondeurs variables, la discontinuité de Mohorovicic (Moho)
- 2900 m , la discontinuité de Gutenberg
- 5155 m, la discontinuité de Lehmann
Les discontinuités déterminent des zones de ductibilité et composition différentes.
en surface, l'écorce terrestre (croute) , solide, composée de silicates,
entre le Moho et Gutenberg, le manteau, composé de silicates également, une seule roche la péridotite.
le noyau externe, liquide, composée de Fer et de NIkel
Le noyau interne, solide, composé de Fer.
Les études sismologiques montrent les différences d’épaisseur entre la lithosphère océanique et la lithosphère continentale. L’étude des séismes au voisinage des fosses océaniques permet de différencier le comportement d’une lithosphère cassante par rapport à une asthénosphère plus ductile.
La LVZ (Low Velocity Zone) est située entre 100 et 200 km de profondeur. C'est la zone où les vitesses des ondes de volume diminuent sur les courbes. Elle marque, à sa limite supérieure, le bas de la lithosphère qui comprend une couche de croûte et une couche de manteau lithosphérique
Fig. Vitesse des ondes en surfaces permettant de distinguer lithosphère et asthénosphère ;
a - Sous les continents b- Sous les océans
C. L’apport des études thermiques à la connaissance du globe terrestre
C. L’apport des études thermiques à la connaissance du globe terrestre
Photographie d'un mineur au fond d'une mine de charbon
(températures autour de 40°C)
https://www.mineurdefond.fr/articles.php?lng=fr&pg=170&mnuid=439&tconfig=0
Gradient géothermique moyen
La température interne de la Terre croît avec la profondeur (gradient géothermique). Le profil d’évolution de la température interne présente des différences suivant les enveloppes internes de la Terre, liées aux modes de transfert thermique : la conduction et la convection.
la conduction est le transfert de l'énergie thermique sans mouvement de la matière (agitation moléculaire).
la convection est le transfert d'énergie thermique avec mouvement: la matière chaude moins dense monte, la matière froide plus dense descend.
Schémas des trois formes de dissipation de l'énergie thermique
Schéma comparatif de la conduction et de la convection.
Evolution de la température en fonction de la profondeur.
Le gradient de température mesuré entre autre par les études sismiques permet de distinguer les différents mécanismes de transferts thermiques à l'interrieur du globe. En effet:
en surface, dans la lithosphère rigide, l'augmentation importante de la température en fonction de la profondeur indique un transfert par conduction, pas de mouvement de matière. on retrouve ce mécanisme sur une zone de quelques dizaines de kilomètres entre le manteau et le noyau autour de la surface e discontinuité de Gutenberg.
dans le manteau asthénosphérique et le noyau externe, la température augmente moins rapidement, les courants de convection de la matière (solide dans le manteau, liquide dans le noyau externe) indiquent le "brassage" permanent de la matière chaude et de la matière froide par convection.
Convection mantélique et reliefs de surface
Le manteau terrestre est animé de mouvements de convection, mécanisme efficace de transfert thermique. La propagation des ondes sismiques dans la Terre révèle des anomalies de vitesse par rapport au modèle PREM. Elles sont interprétées comme des hétérogénéités thermiques au sein du manteau.
L'anomalie thermique positive sous les dorsales indique un courant de convection ascendant; l'asthénosphère chaude remonte.
L'anomalie thermique négative sous les fosses océaniques indique un courant e convection descendant.
La lithosphère froide descend.
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