La Structure de la Terre

Geneviève Brandeis, PhD, Labo de Dynamique des Systèmes Géologiques

Coupe de la Terre © USGS

La Terre est constituée d’enveloppes d’épaisseurs et de compositions variables.

Ses enveloppes sont déterminées à partir de l'étude de la propagation des ondes sismiques.

En allant de la surface vers le centre de la Terre, on distingue 3 grandes structures :

LA LITHOSPHERE (0 - 100km)

Cette unité est solide

Elle a une épaisseur variable. La lithosphère océanique est plus fine que la lithosphère continentale. Elle a une épaisseur de 100km sous les océans alors qu'elle peut atteindre jusqu'à 300km de profondeur sous les continents.

Elle est composée de deux parties :

- La croûte, qui est la partie supérieure de la lithosphère.
L'épaisseur de la croûte varie peu sous les océans et est égale en moyenne à 5km. Elle est égale en moyenne à 30 km sous les continents, et peut atteindre jusqu'à 100km sous les chaînes de montagne.
La croûte océanique est constituée de basaltes et de gabbros. La croûte continentale est moins homogène et a une composition principalement granitique.
- La partie inférieure, qui est la partie supérieure et solide du manteau.
Cette partie a également une épaisseur variable suivant qu'elle est sous un océan ou un continent.
Elle est constituée de péridotites.

LE MANTEAU (100-2900km)

Cette unité est constituée principalement de péridotites (associations de minéraux d'olivine, de pyroxène et grenat riche en aluminium).
Les roches sont toutes à l'état solide, sauf près de la surface où l'on trouve très localement des roches partiellement fondues.
Toutefois, suivant l'échelle de temps que l'on considère, cette unité est :

- solide puisque les ondes élastiques générées par les tremblements de terre se propagent à travers tout le globe
- fluide, c'est-à-dire que le manteau peut se déformer, lorsqu'on examine son histoire sur des échelles de temps très longues. Sa viscosité est très élevée, mais à cause de sa très grande dimension verticale, la convection est développée dans le manteau.

On distingue deux parties :

- Le manteau supérieur (100 - 670 km),
constitué principalement de péridotites. La base est déterminée par la discontinuité de la vitesse des ondes sismiques traversant le manteau. Cette discontinuité pourrait être dû à une transition de phases des minéraux qui la constituent.

- Le manteau inférieur (670 - 2900 km),
constitué principalement de pérovskites (même composition que les péridotites mais avec une autre combinaison des minéraux olivine, pyroxène et grenat).

LE NOYAU (2900 - 6400 km)

Cette unité est constituée d'un alliage métallique de Fer principalement et de Nickel. Elle est composée de deux parties :

- Le noyau externe (2900 - 5100 km ).
Cette partie est liquide car les ondes S ne se propagent pas à travers. Les mouvements de convection du fluide, liés à la rotation de la Terre, sont à l'origine du champ magnétique terrestre. Les études minéralogiques ont montré qu'à cause des très hautes pressions régnant à ces très grandes profondeurs, l'alliage est dans un état fondu.

- Le noyau interne (5100 - 6400 km).
Cette partie est solide car les ondes S la traversent. L'alliage fondu se refroidit lentement et cristallise, donnant la partie cristallisée qu'est le noyau interne.