La structure de la Terre est un agencement fascinant et complexe de couches qui composent l'intérieur de notre planète. Comprendre cette structure est crucial pour les géologues et les scientifiques, car elle donne un aperçu de la composition, du comportement et des processus qui façonnent notre planète. Ces connaissances sont également essentielles dans divers domaines, notamment la géologie, la sismologie et la tectonique des plaques, car cela aide à expliquer des phénomènes naturels comme tremblements de terre, volcans, et la formation des continents et des bassins océaniques.

Structure de la Terre

Intérieur de la Terre : croûte, manteau et noyau

L'intérieur de la Terre peut être divisé en trois couches principales : la croûte, le manteau et le noyau. Ces couches ont des propriétés et des compositions distinctes, qui jouent un rôle important dans le façonnement de la géologie et du comportement de notre planète.

  1. Croûte:
    • La croûte terrestre est la couche la plus externe et celle avec laquelle nous interagissons directement. Son épaisseur varie, la croûte océanique étant plus mince (environ 4 à 7 milles ou 6 à 11 kilomètres) et la croûte continentale plus épaisse (en moyenne environ 19 milles ou 30 kilomètres).
    • La croûte est principalement composée de roches solides, différents types de roches étant prédominants dans les régions continentales et océaniques. La croûte continentale est principalement constituée de granite roches, alors que la croûte océanique est principalement composée de roches basaltiques.
    • La croûte terrestre est l'endroit où se trouvent les reliefs, comme les montagnes, les vallées et les plaines, ainsi que le fond océanique.
  2. Manteau:
    • Le manteau est situé sous la croûte terrestre et s'étend jusqu'à une profondeur d'environ 1,800 2,900 milles (XNUMX XNUMX kilomètres). C'est la couche la plus épaisse de la Terre.
    • Le manteau est composé de roches solides, principalement de silicates minéraux. Bien qu’il soit solide, le manteau se comporte comme une matière très visqueuse ou plastique aux échelles de temps géologiques. Cette propriété permet au manteau de s'écouler lentement, entraînant le mouvement des plaques tectoniques et des mouvements associés. phénomènes géologiques comme les tremblements de terre et les volcans.
    • La chaleur générée par l'intérieur de la Terre et la désintégration des éléments radioactifs contribuent aux températures élevées à l'intérieur du manteau.
  3. Core:
    • Le noyau terrestre est divisé en deux parties : le noyau externe et le noyau interne.
    • Noyau externe:
      • Le noyau externe est situé sous le manteau, commençant à une profondeur d’environ 1,800 2,900 milles (3,500 XNUMX kilomètres) et s’étendant jusqu’à environ XNUMX XNUMX kilomètres sous la surface.
      • Il est principalement composé de fondu fer et nickel. Les températures et pressions élevées dans le noyau externe maintiennent ces matériaux à l’état liquide.
      • Le mouvement du fer en fusion dans le noyau externe est responsable de la génération du champ magnétique terrestre grâce au processus de géodynamo.
    • Noyau interne:
      • Le noyau interne est situé au centre même de la Terre, à une profondeur d’environ 3,500 XNUMX kilomètres.
      • Il est principalement composé de fer solide et de nickel. Malgré les températures extrêmement élevées à cette profondeur, le noyau interne reste solide en raison de l'énorme pression.
      • La nature solide du noyau interne est importante pour comprendre la dynamique interne de la Terre, notamment la façon dont ondes sismiques passer par là.

La structure de la Terre et les interactions entre ces couches sont responsables de divers phénomènes géologiques, notamment les tremblements de terre, les éruptions volcaniques et le mouvement des plaques tectoniques. La connaissance de la structure intérieure de la Terre est cruciale pour comprendre et prédire ces événements naturels, ainsi que pour explorer l'histoire et la géologie de la planète.

Que devez-vous comprendre à propos de l'intérieur de la terre ?

  • Il n'est pas possible de connaître l'intérieur de la Terre par des observations directes en raison de la taille énorme et de la nature changeante de sa composition intérieure.
  • C'est une distance presque impossible pour les humains d'atteindre le centre de la terre (le rayon de la terre est de 6,370 XNUMX km).
  • Grâce aux opérations d'extraction et de forage, nous n'avons pu observer directement l'intérieur de la terre que jusqu'à une profondeur de quelques kilomètres.
  • L'augmentation rapide de la température sous la surface de la terre est principalement responsable de la limitation des observations directes à l'intérieur de la terre.
  • Mais malgré tout, grâce à certaines sources directes et indirectes, les scientifiques ont une idée juste de l'apparence de l'intérieur de la Terre.

Sources d'information sur l'intérieur de la terre

Sources directes :

  1. Roches de la zone minière
  2. Éruptions volcaniques

Sources indirectes

  1. En analysant le taux de changement de température et de pression de la surface vers l'intérieur.
  2. Météores, car ils appartiennent au même type de matériaux dont la terre est faite.
  3. Gravitation, qui est plus grande près des pôles et moins à l'équateur.
  4. Anomalie de gravité, qui est la variation de la valeur de gravité en fonction de la masse de matière, nous donne des informations sur les matériaux à l'intérieur de la terre.
  5. Sources magnétiques.
  6. Ondes sismiques: les zones d'ombre des ondes de corps (ondes primaires et secondaires) nous renseignent sur l'état des matériaux à l'intérieur.

Structure de l'intérieur de la Terre

Vitesses des ondes sismiques. 6km/s. Croûte continentale. Croûte. Lithosphère. Croute océanique. 7km/s. 8km/s. Manteau supérieur. Asthénosphère. 7.8 km/s. Manteau supérieur. Manteau. Mésosphère. 13km/s. Manteau. Noyau externe. 8km/s. Noyau externe. Cœur. Noyau interne. 11km/s. Noyau interne. Compositionnel. Mécanique.

La structure de l'intérieur de la Terre est fondamentalement divisée en trois couches - croûte, manteau et noyau.

Croûte

  • C'est la partie solide la plus externe de la terre, normalement d'environ 8 à 40 km d'épaisseur.
  • Il est de nature cassante.
  • Près de 1% du volume terrestre et 0.5% de la masse terrestre sont constitués de la croûte.
  • L'épaisseur de la croûte sous les zones océanique et continentale est différente. La croûte océanique est plus fine (environ 5 km) que la croûte continentale (environ 30 km).
  • Les principaux éléments constitutifs de la croûte sont la silice (Si) et l'aluminium (Al) et, par conséquent, il est souvent appelé SIAL (Parfois, SIAL est utilisé pour désigner la lithosphère, qui est également la région comprenant la croûte et le manteau solide supérieur).
  • La densité moyenne des matériaux de la croûte est de 3g/cm3.
  • La discontinuité entre le hydrosphère et croûte est appelé comme le Discontinuité de Conrad.
Discontinuités CONRAD et MOHO
Discontinuités CONRAD et MOHO
 

Manteau

  • La partie de l'intérieur au-delà de la croûte s'appelle le manteau.
  • La discontinuité entre le croûte et manteau est appelé comme le Discontinuité de Mohorovich ou discontinuité de Moho.
  • Le manteau a une épaisseur d'environ 2900 km.
  • Près de 84 % du volume terrestre et 67 % de la masse terrestre sont occupés par le manteau.
  • Les principaux éléments constitutifs du manteau sont le silicium et le magnésium et, par conséquent, il est également appelé LMSI.
  • La densité de la couche est supérieure à celle de la croûte et varie de 3.3 à 5.4 g/cm3.
  • La partie solide supérieure du manteau et toute la croûte constituent la Lithosphère.
  • Le asthénosphère (entre 80 et 200 km) est une région très visqueuse, mécaniquement faible et ductile, déformante du manteau supérieur qui se trouve juste en dessous de la lithosphère.
  • L'asthénosphère est la principale source de magma et c'est la couche sur laquelle se déplacent les plaques lithosphériques/plaques continentales (tectonique des plaques).
  • La discontinuité entre le manteau supérieur et le manteau inférieur comme cela est connu Discontinuité Repetti.
  • La partie du manteau qui se trouve juste en dessous de la lithosphère et de l'asthénosphère, mais au-dessus du noyau est appelée Mésosphère.

Core

  • C'est la couche la plus interne entourant le centre de la terre.
  • Le le noyau est séparé du manteau par la discontinuité de Guttenberg.
  • Il est composé principalement de fer (Fe) et de nickel (Ni) et c'est pourquoi il est également appelé NIFÉ.
  • Le noyau constitue près de 15 % du volume terrestre et 32.5 % de la masse terrestre.
  • Le noyau est la couche la plus dense de la terre avec sa densité comprise entre 9.5 et 14.5 g/cm3.
  • Le noyau se compose de deux sous-couches : le noyau interne et le noyau externe.
  • Le noyau interne est à l'état solide et le noyau externe est à l'état liquide (ou semi-liquide).
  • La discontinuité entre le noyau supérieur et le noyau inférieur est appelée Discontinuité de Lehmann.
  • Barysphère est parfois utilisé pour désigner le noyau de la terre ou parfois tout l'intérieur.

Composition de la Terre

Principaux éléments et minéraux dans la composition de la Terre :

  1. Oxygène (O): L'oxygène est l'élément le plus abondant dans la composition de la Terre, représentant environ 46.6 % du poids de la croûte terrestre. C'est un composant crucial des minéraux et des composés, tels que les silicates et les oxydes.
  2. Silicium (Si): Le silicium est le deuxième élément le plus abondant de la croûte terrestre, représentant environ 27.7 % de sa composition. C'est un composant clé de divers minéraux silicatés, qui sont les principaux éléments constitutifs de la croûte terrestre.
  3. Aluminium (Al): L'aluminium représente environ 8.1 % de la croûte terrestre. On le trouve souvent dans des minéraux comme feldspath, bauxite, et divers silicates.
  4. Fer (Fe): Le fer est un autre élément essentiel dans la composition de la Terre, constituant environ 5 % de la croûte terrestre. On le trouve dans divers minéraux, notamment hématite et magnétite.
  5. Calcium (Ca) : Le calcium représente environ 3.6 % de la croûte terrestre et se trouve couramment dans des minéraux comme calcite et gypse.
  6. Sodium (Na) et Potassium (K) : Le sodium et le potassium représentent ensemble environ 2.8 % de la croûte terrestre. Ces éléments se trouvent généralement dans des minéraux comme le feldspath.
  7. Magnésium (Mg): Le magnésium constitue environ 2.1 % de la croûte terrestre et se trouve dans des minéraux tels que olivine et serpentin.
  8. Titane (Ti): Le titane représente environ 0.57 % de la croûte terrestre et est présent dans des minéraux comme ilménite et rutile.
  9. Hydrogène (H): Bien que l'hydrogène ne soit pas un composant majeur de la croûte terrestre, il constitue un élément important dans la composition globale de la Terre, principalement sous forme d'eau (H2O).
  10. Autres éléments: Divers autres éléments, notamment soufre, le carbone, le phosphore et de nombreux oligo-éléments sont présents en plus petites quantités dans la composition de la Terre.

Répartition des éléments dans les couches terrestres :

  1. Croûte: La croûte terrestre est principalement composée de minéraux silicatés, notamment quartz, feldspath, petit, et divers types de roches. Le silicium et l’oxygène sont les éléments les plus abondants de la croûte et constituent la base de ces minéraux.
  2. Manteau: Le manteau est composé principalement de minéraux silicatés, avec le fer et le magnésium comme éléments dominants. Olivine, pyroxènes et grenat sont des minéraux courants trouvés dans le manteau.
  3. Noyau externe: Le noyau externe est principalement composé de fer liquide et de nickel. Cette couche est responsable de la génération du champ magnétique terrestre, le fer étant l'élément dominant.
  4. Noyau interne: Le noyau interne est composé de fer massif et de nickel. Malgré les températures extrêmement élevées, la pression intense maintient ces éléments à l’état solide.

La répartition des éléments au sein des couches de la Terre est le résultat de la différenciation et de la séparation des matériaux au cours des débuts de l'histoire de la Terre. La structure en couches de la Terre est une conséquence des processus physiques et chimiques qui se sont produits sur des milliards d’années, notamment l’accrétion, la différenciation et l’activité géologique des planètes.

Température, pression et densité de l'intérieur de la Terre

Température

  • Une augmentation de la température avec l'augmentation de la profondeur est observée dans les mines et les puits profonds.
  • Ces preuves, ainsi que la lave en fusion qui a éclaté de l'intérieur de la terre, indiquent que la température augmente vers le centre de la terre.
  • Les différentes observations montrent que le taux d'augmentation de la température n'est pas uniforme de la surface vers le centre de la terre. Il est plus rapide à certains endroits et plus lent à d'autres.
  • Au début, ce taux d'augmentation de la température est à un taux moyen de 1C pour chaque augmentation de 32m de profondeur.
  • Alors que dans les 100 km supérieurs, l'augmentation de la température est de 12°C par km et dans les 300 km suivants, elle est de 20°C par km. Mais en allant plus loin, ce taux se réduit à seulement 10C par km.
  • Ainsi, on suppose que le le taux d'augmentation de la température sous la surface diminue vers le centre (ne pas confondre le taux d'augmentation de la température avec l'augmentation de la température. La température augmente toujours de la surface de la terre vers le centre).
  • La température au centre est estimée entre 3000C et 5000C, peut-être beaucoup plus élevée en raison des réactions chimiques dans des conditions de haute pression.
  • Même à une température aussi élevée, les matériaux au centre de la terre sont à l'état solide en raison de la forte pression des matériaux sus-jacents.

Pression

  • Tout comme la température, le la pression augmente également de la surface vers le centre de la terre.
  • Cela est dû au poids énorme des matériaux qui les recouvrent, comme les roches.
  • On estime que dans les parties les plus profondes, la pression est extrêmement élevée et sera près de 3 à 4 millions de fois supérieure à la pression de l'atmosphère au niveau de la mer.
  • À haute température, les matériaux en dessous fondront vers la partie centrale de la terre, mais en raison d'une forte pression, ces matériaux fondus acquièrent les propriétés d'un solide et sont probablement dans un état plastique.

Densité

  • En raison de l'augmentation de la pression et de la présence de matériaux plus lourds comme le nickel et le fer vers le centre, le la densité des couches terrestres augmente également vers le centre.
  • La densité moyenne des couches ne cesse d'augmenter de la croûte au noyau et elle est de près de 14.5 g/cm3 au centre même.

Champ magnétique terrestre

Le champ magnétique terrestre est un élément crucial et complexe qui entoure notre planète. Il joue un rôle important dans notre vie quotidienne et remplit plusieurs fonctions importantes. Voici un aperçu du champ magnétique terrestre :

1. Génération du champ magnétique terrestre :

  • Le champ magnétique terrestre est principalement généré par le mouvement du fer et du nickel en fusion dans le noyau externe de la planète. Ce processus est connu sous le nom de géodynamo.
  • La géodynamo est alimentée par la chaleur générée par la désintégration des isotopes radioactifs à l'intérieur de la Terre et par le refroidissement du noyau.

2. Polarité magnétique :

  • Le champ magnétique terrestre possède un pôle magnétique nord et sud, semblable à un barreau magnétique. Cependant, ces pôles magnétiques ne sont pas alignés avec les pôles géographiques Nord et Sud.
  • Les positions et les orientations des pôles magnétiques terrestres peuvent changer au fil des temps géologiques, et ces inversions de polarité sont enregistrées dans les roches sous le nom de « bandes magnétiques ».

3. Composants du champ magnétique :

  • Le champ magnétique terrestre est caractérisé par sa force, son inclinaison et sa déclinaison.
  • Force magnétique : Cela représente l'intensité du champ magnétique à un endroit spécifique de la surface de la Terre.
  • Inclination: Il fait référence à l'angle auquel les lignes du champ magnétique coupent la surface de la Terre, variant de presque vertical aux pôles magnétiques à horizontal à l'équateur.
  • Déclinaison: Il s'agit de l'angle entre le nord géographique (nord géographique) et le nord magnétique.

4. Fonction et importance du champ magnétique :

  • Le champ magnétique terrestre a plusieurs fonctions et avantages importants :
    • Il sert de bouclier protecteur, détournant les particules chargées nocives du Soleil, telles que le vent solaire et les rayons cosmiques. Ce bouclier est connu sous le nom de magnétosphère et contribue à protéger l’atmosphère et la vie sur Terre.
    • Il permet la navigation et l’orientation des animaux migrateurs, notamment les oiseaux et les tortues marines, qui utilisent le champ magnétique comme boussole.
    • Les boussoles s'appuient sur le champ magnétique terrestre pour la navigation et l'orientation.
    • Le champ magnétique est utilisé dans diverses études scientifiques et géologiques, notamment le paléomagnétisme (l'étude des anciens champs magnétiques enregistrés dans les roches) pour comprendre l'histoire de la Terre et le mouvement des plaques tectoniques.
    • Le champ magnétique est essentiel pour la technologie moderne, notamment l’imagerie par résonance magnétique (IRM) en médecine et diverses applications en exploration géophysique.

5. Modifications du champ magnétique terrestre :

  • Le champ magnétique terrestre n'est pas constant et peut subir des changements au fil du temps, notamment des variations séculaires (changements progressifs) et des inversions géomagnétiques (inversions de polarité magnétique).
  • Les chercheurs surveillent ces changements et des observations récentes ont montré que le pôle Nord magnétique se déplace à un rythme plus rapide que par le passé.

Comprendre le champ magnétique terrestre est essentiel pour diverses raisons scientifiques, technologiques et environnementales. Il fait partie intégrante de la géologie de la planète et joue un rôle essentiel dans le maintien des conditions nécessaires à la vie sur Terre.

Bibliographie

Jijo Sudarsan ,Intérieur de la Terre : croûte, manteau et noyau (2018),https://www.clearias.com/interior-of-the-earth/