Activité : la différence d’épaisseur entre la lithosphère continentale et la lithosphère océanique

Activité 4 : la différence d’épaisseur entre la lithosphère continentale et la lithosphère océanique

Vidéo : épaisseur de la lithosphère.

TECTOGLOB3D : Une zone d’ombre sismique

Lors d’un séisme, les stations sismiques réparties entre 105° et 140° de distance angulaire de l’épicentre ne reçoivent pas les ondes P : c’est la zone d’ombre sismique. Dans cette dernière, on enregistre seulement, bien plus tard, l’arrivée d’ondes P très faibles.

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Video 4 : modélisation zone d’ombre sismique

Video : Le modèle sismologique

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Bilan :

Les tremblements de terre ou séismes résultent de la libération d’énergie lors de ruptures de roches soumises à des contraintes. Le point d'origine du séisme est l’hypocentre ou foyer sismique.

Un séisme déclenche la propagation d’ondes sismiques : les ondes P (ondes primaires), les ondes S (ondes secondaires) plus lentes que les ondes P et les ondes L (ondes de surface).

Les ondes P et S se propagent à l’intérieur du globe et nous renseignent sur la structure profonde du globe car leur vitesse dépend de la densité, de la rigidité et de l’état physique des matériaux traversés :

• Les ondes P (ondes primaires) se propagent dans les solides comme dans les fluides alors que les ondes S ne se propagent que dans les solides.

• La vitesse de propagation des ondes augmente quand la densité et la rigidité des matériaux traversés augmentent. Par conséquent, la vitesse moyenne des ondes augmentant avec la profondeur, plus on s’enfonce dans le globe terrestre et plus le matériau rencontré est dense.

• Les ondes sismiques se déplacent en ligne droite dans les milieux homogènes mais sont réfléchie et/ou réfractées lorsqu’elles rencontrent des discontinuités physiques.

L’étude de la propagation des ondes sismiques a permis de déterminer les discontinuités physiques de la Terre, la densité, l’état physique des matériaux rencontrés (solide, liquide).

                II- 2- Un modèle sismique de la structure interne du globe

Le modèle sismique PREM (Preliminary Reference Earth Model)

L’étude de la propagation des ondes sismiques a permis d’établir un premier modèle de la structure interne de la Terre en fonction de la profondeur : le modèle sismique PREM ou modèle radial. La Terre est constituée d’enveloppes internes concentriques d’épaisseurs très inégales : la croûte terrestre, le manteau et le noyau.

Ces trois enveloppes sont délimitées par des discontinuités internes majeures :

- la discontinuité de Mohorovicic ou “ Moho ” sépare la croûte du manteau supérieur, *

- la discontinuité de Gutenberg sépare le manteau inférieur du noyau et enfin

- la discontinuité de Lehman sépare le noyau externe du noyau interne.

• La croûte continentale occupe les 30 premiers kilomètres de la Terre au niveau des continents et peut atteindre une profondeur de 70 km sous les chaînes de montagnes.
• La croûte océanique est en moyenne épaisse de 5-7 km sous les océans.

• Le manteau, composé de roches appelées péridotites est divisé en :

• manteau supérieur : il s’étend du Moho à une profondeur de 700 km environ.
• manteau inférieur : il s’étend de -700 km jusqu’à la discontinuité de Gutenberg à –2900km.

• Le noyau, composé essentiellement d’éléments métalliques (fer 80% et nickel 20%) est divisé en :

• noyau externe : il s’étend de – 2900 km jusqu’à la discontinuité de Lehman à –5100km.
• noyau interne : il s’étend de –5100 km jusqu’au centre de la Terre, environ – 6370 km.

De toutes les enveloppes internes de la Terre, seul le noyau externe est à l’état liquide. Les autres enveloppes sont à l’état solide.

La distinction lithosphère – asthénosphère

Dans le manteau supérieur il existe une zone moins rigide (située entre 100 et 300 km de profondeur environ) : c'est l’asthénosphère qui présente un comportement mécanique ductile (capacité d’un matériau à se déformer sans se casser).

L’asthénosphère est située sous un ensemble plus rigide formé de la croûte terrestre et la partie la plus superficielle du manteau supérieur. Cet ensemble, croûte et partie supérieure du manteau, appelé aussi manteau lithosphérique, constitue la lithosphère qui présente un comportement mécanique cassant.

Les variations de température et de pression jouent un rôle prépondérant sur les propriétés physiques des matériaux. L’asthénosphère présentant un comportement mécanique ductile, elle est donc relativement plus malléable que la lithosphère qui la surmonte présentant un comportement mécanique cassant.