Station sismique Onde directe Onde réfractée 1 Onde réfractée 2 Réplique Foyer

AUGMENTATION BRUTALE DE LA VITESSE DES ONDES LIMITE CROUTE - MANTEAU DISCONTINUITE DU MOHO DIMINUTION DE LA VITESSE DES ONDES ENTRE 100 ET 200 Km ZONE DE LA LVZ DISCONTINUITE ENTRE LITHOSPHERE ET ASTHENOSPHERE

ZONE D’OMBRE

Noyau Manteau Zone d’ombre 105° 140° Discontinuité de Gutenberg 2900 Km Le rai sismique(onde P) émergeant à 105° directe (est tangent à une discontinuité = au noyau externe). Le rai d’incidence juste supérieur à 105° pénètre dans le noyau où il est réfracté et en ressort à la distance de 183°, rai n°1. Les rais issus d’incidence supérieure ressortent jusqu’à 142°,rai 2 et rai 3. Le rai sismique(onde P) émergeant à 105° directe (est tangent à une discontinuité = au noyau externe). Le rai d’incidence juste supérieur à 105° pénètre dans le noyau où il est réfracté et en ressort à la distance de 183°, rai n°1. Les rais issus d’incidence supérieure ressortent jusqu’à 142°,rai 2 et rai 3. Rai n°1 183° Rai n°2 Rai n°3 Foyer Interprétation de la zone d’ombre sismique des ondes P

Discontinuité de Gutenberg Discontinuité de Lehmann Mantea u à noyau Milieu solide à « liquide » Milieu liquide à solide noyau externe à graine

CROUTE MOHO MANTEAU NOYAU GUTENBERG LITHOSPHERE

II/MISE EN EVIDENCE DES ROCHES DE LA TERRE 1) LA CROUTE CONTINENTALE ?

Epaisseur entre 7 et 30 km Observable grâce aux:  affleurements naturels au niveau continental  aux forages: couteux et difficiles, peu profonds moins de 15 km.

C COUPE DE CROUTE CONTINENTALE ROCHES MAGMATIQUES

Sir Harold Jeffreys (1891 – 1989) « Une autre hypothèse impossible est fondée sur la conception que la Terre est dénuée de toute résistance à la déformation. Cette hypothèse affirme qu'une petite force peut non seulement provoquer des mouvements indéfiniment grands, à condition qu'elle dispose d'une durée suffisante, mais encore qu'elle peut surmonter une force plusieurs fois plus importante et agissant dans le sens inverse pendant la même durée. Par exemple, selon la théorie de Wegener, une force minuscule n'aurait pas seulement déplacé l'Amérique par- delà l'Atlantique actuel, mais encore la résistance opposée à ce mouvement par le fond du Pacifique aurait provoqué l'élévation des montagnes Rocheuses. (Harold Jeffreys, The Earth, 1924, Cambridge, University Press, p. 261.) 12 Géophysicien Par des études sismologiques, il démontra que le noyau externe est liquide

 LES ROCHES SEDIMENTAIRES ORIGINE EXOGENE DISPOSEES EN STRATES PRESENCE DE FOSSILES STRATIGRAPHIQUES DIFFERENTS TYPES: carbonatées: calcaire, craie (CaCO3)

DIFFERENTS TYPES:  carbonatées: calcaire, craie (CaCO3)  carbonées: issues de matière organique Pétrole, charbon  siliceuses SiO2 sable, silex, riche en quartz

Les processus de formation des roches sédimentaires.

Les roches magmatiques (on dit aussi roches ignées, cristallines ou endogènes) résultent de la consolidation de magmas qui se sont élevés vers la surface par des fissures de l’écorce terrestre en formant des masses en fusion (volcanisme). Refroidies, elles se retrouvent dans les espaces souterrains qu’elles ont remplis au cours de leur ascension (roches plutoniques ou intrusives) ou sous forme de nappes qui se sont étendues à la surface de la terre (roches volcaniques effusives). La classification des roches magmatiques s’appuie sur divers critères :  le mode de formation, qui conditionne la texture  la composition minéralogique et/ou chimique, qui détermine les cristaux représentés Les roches magmatiques

Comment distinguer les différentes roches magmatiques? Formée en profondeur Formée en surface microlitique grenue

Roches magmatiques Volcaniques refroidies En surface Type basalte

basalte

Roches plutoniques

Gabbros : Minéraux = plagioclase + pyroxène Sans quartz

Le granite est une roche magmatique plutonique entièrement cristallisée comprenant essentiellement du quartz, des feldspaths alcalins et des feldspaths plagioclases Avec quartz

granite

Les roches métamorphiques Les roches métamorphiques sont des roches (magmatiques, sédimentaires ou déjà métamorphiques) qui ont subit un métamorphisme. Ce processus entraîne une restructuration minéralogique de ces roches sous l’effet d’une forte augmentation de température et/ou de pression.

Roches métamorphiques Ces roches sont le produit de la transformation en profondeur (de 5 à 100 km), sous l'influence de l'augmentation de la température et de la pression, de tous les types de terrains (magmatiques ou sédimentaires) enfouis lors de la formation des chaînes de montagnes, "orogenèse" : cette transformation s'accompagne d'une recristallisation de nouveaux minéraux et d'une déformation qui se traduit par un débit en feuillets ou foliation. Les roches métamorphiques sont très diverses. Citons les schistes tels les ardoises, les micaschistes où prédominent les micas blancs ou noirs, les gneiss reconnaissables à l'alternance des minéraux en lits clairs (quartz, feldspaths) et foncés (mica), les marbres ou cipolins, qui sont des calcaires cristallisés, les quartzites formés à partir de sables ou de grès siliceux, dont les grains sont si intimement soudés que leurs contours ont disparu... Outre ce métamorphisme régional, il existe aussi un métamorphisme de contact qui se développe en auréole, par exemple à la périphérie des massifs granitiques intrusifs, dans les roches encaissantes : celles-ci subissent alors, sous l'effet de la chaleur, une transformation d'autant plus poussée qu'elles sont plus proches du massif intrusif: on les appelle roches cornéennes à cause de l'aspect corné particulier qu'elles présentent (figure 5).

3. LA CROUTE OCEANIQUE

MICROLITES DE FELDSPATHS PLAGIOCLASES CLAIRS VERRE PHENOCRISTAUX DE PYROXENE SOMBRES OLIVINE

Gabbros : Minéraux = plagioclase + pyroxène Sans quartz

gabbro

COMPARAISON DES CROUTES CONTINENTALES ET OCEANIQUES PLUS RICHE EN Si, Na et K PLUS RICHE EN Fe, Mg, Ca

B/ CONSTITUTION DES ENVELOPPES INTERNES 11) LE MANTEAU PERIDOTITE (magmatique plutonique, grenue, basique) RICHE EN OLIVINE ET PYROXENE: Minéraux ferromagnésiens La composition minéralogique et la densité de la péridotite changent avec la profondeur(à 400 km spinelle; à 700 km pérovskite) Pour les températures et pression situées entre 100 et 300 km de profondeur, la péridotite est proche de la fusion (zone de la LVZ)

Eléments chimiques SiAlFeMgCaNaO Basalte24,610,96,53,96,24,143,9 Gabbro24,1116,83,66,93,844,7 péridotite20,11,97,524,90,3 43 Document 1 : composition des principales roches. Ces compositions sont données en pourcentages massiques d’éléments chimiques. Le manteau est donc moins riche en silice, en Ca, Na, K et Al que la croute mais plus riche en Mg et Fe. Lors de la fusion partielle de la péridotite, les éléments Mg et Fe vont donc rester dans la péridotite résiduelle alors que la majorité des Ca, Na,K et Al vont partir dans le liquide de fusion partielle, à l’origine des différentes roches. Ces éléments recristalliseront pour différentes conditions de PRESSION et TEMPERATURE et entreront dans la composition du basalte, granite, ou gabbro

/ gabbro

Croûte océanique MANTEAU NOYAU Supérieur Inférieur Externe Interne Liquide Dur Lithosphère Asthénosphère Croûte Manteau supérieur Manteau inférieur Lithosphère Asthénosphère 30 km 150 km 700 km 2900 km 5100 km 6400 km 7 km SCHEMA BILAN DE LA STRUCTURE INTERNE DU GLOBE TERRESTRE Discontinuité de Gutenberg Discontinuité de Lehman Discontinuité de Mohorovicic Croûte Continentale Croûte océanique 30 7 MANTEAU Lithosphère Asthénosphère 2900 NOYAU Rigide Ductile Rigide LVZ