SVT5eLa planete Terre, l'environnement et l'action humaineFiche de cours
Structure interne de la Terre
Notre planète est composée de couches concentriques explorées grâce aux séismes — jamais directement.
1 L'idée
Il est impossible d'observer directement l'intérieur de la Terre : le forage le plus profond jamais réalisé (forage de Kola, Russie) n'a atteint que 12 km, alors que le centre de la Terre se trouve à 6 370 km. On utilise donc des méthodes indirectes :
- Les ondes sismiques : lors d'un séisme, des ondes traversent toute la planète ; leur vitesse et leur trajectoire changent selon les matériaux traversés. Des appareils appelés sismographes, répartis dans le monde entier, enregistrent ces variations.
- Les forages : ils permettent de prélever des échantillons de roches jusqu'à quelques dizaines de kilomètres.
- Les volcans : certaines éruptions remontent des matériaux arrachés au manteau, révélant sa composition.
L'ensemble de ces données a montré que la Terre est structurée en enveloppes concentriques aux propriétés distinctes.
2 Les quatre enveloppes internes
Croûte terrestre
\(\text{Continentale : 30–40 km} \quad \text{Océanique : 5–10 km} \quad (\text{solide})\)
Manteau
\(\text{Jusqu'à } 2\,900 \text{ km de profondeur} \quad (\text{solide déformable})\)
Noyau externe
\(\text{De } 2\,900 \text{ à } 5\,100 \text{ km} \quad (\text{liquide, Fe + Ni})\)
Noyau interne — graine
\(\text{De } 5\,100 \text{ à } 6\,370 \text{ km} \quad (\text{solide, Fe + Ni})\)
3 Lithosphère et asthénosphère
On distingue également deux unités selon leur comportement mécanique :
- La lithosphère (environ 100 km d'épaisseur) regroupe la croûte et la partie supérieure du manteau. Elle est rigide et découpée en plaques tectoniques.
- L'asthénosphère correspond à la partie du manteau sous la lithosphère. Elle est ductile : solide, mais capable de se déformer très lentement (comme de la cire chaude). Elle permet aux plaques de se déplacer sur elle.
4 Ce que révèlent les ondes sismiques
Principe de la sismologie
Un séisme produit des ondes qui se propagent dans toutes les directions à travers la Terre.
À chaque changement de matériau (croûte → manteau, manteau → noyau), la vitesse des ondes change brusquement : c'est une discontinuité.
Les ondes de type S ne traversent pas les liquides : leur absence dans certaines zones prouve que le noyau externe est à l'état liquide.
En comparant les enregistrements de milliers de stations sismiques, on reconstitue la structure interne couche par couche.
Méthode — retenir les enveloppes de la surface vers le centre
- Croûte (solide, mince) → Manteau (solide déformable, très épais) → Noyau externe (liquide) → Graine (solide).
- Deux discontinuités clés : Mohorovičić (croûte / manteau, ~30–40 km) et Gutenberg (manteau / noyau externe, ~2 900 km).
- Seul le noyau externe est liquide ; la graine (noyau interne) est solide.
Erreurs fréquentes
- Le manteau n'est pas liquide : il est solide, mais se déforme sur des millions d'années.
- Lithosphère ≠ croûte : la lithosphère = croûte + partie supérieure du manteau (≈ 100 km au total).
- La graine est solide ; c'est le noyau externe qui est liquide — ne pas les confondre.
- 12 km (Kola) est encore dans la croûte : le manteau ne commence qu'à ~30–40 km sous les continents.