![Page 1: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/1.jpg)
La TerrePartie 1 : Structure et composition
![Page 2: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/2.jpg)
Comment observer l’intérieur de la Terre?
~10km maximum
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La croûte continentale = granite, gneiss, granodiorite et granulites.
Plan de foliation
Plan de diaclase
Granite et granodiorite= roches magmatiques plutoniques.
Gneiss et granulites = roche métamorphiques.
Reboulet S.
1.
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Basalte avec une enclave de péridotite.
Basalte vacuolaire (pas de connection entre les vacuoles).
Basalte à vacuoles étirées
La croûte océanique = basalte et gabbro.1.
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Croûte océanique. Croûte continentale.
JP Bourseau,UCBL1.
1.
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2.
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![Page 9: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/9.jpg)
La surface des océans peut se concevoir comme une surface de niveau(= « altitude gravitaire ») qui est contrôlée essentiellement par la gravité(on ne tient pas compte des effets périodiques comme les marées et la houle).
La surface océanique représente à l'équilibre une partie de surface sur laquelle le potentiel de pesanteur est constant (même g) = surface équipotentielle : le géoïde.
2.
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![Page 10: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/10.jpg)
L’accélération de la pesanteur est la résultante de 2 forces (Fn >> Fc) :
g = 9.8 m/s².
g = f (rayon ; distribution des masses)
g « pôles » = 9.83 m/s²
g « équateur » = 9.78 m/s².
2.
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![Page 11: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/11.jpg)
CLAIRAUT (18ème s.) la Terre a la forme d’un ellipsoïde de révolution
Rotation (force centrifuge) Terre aplatie aux pôles et gonflée à l’équateur.
Rayon polaire = 6356.77 km
Rayon équatorial = 6374.16 km
2.
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![Page 12: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/12.jpg)
Différences entre géoïde et ellipsoïde en mètres
2.
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![Page 13: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/13.jpg)
Le géoïde varie car
A. L’axe de rotation de la Terre est incliné
B. La température varie latéralement à l’intérieur de la Terre
C. La composition varie latéralement à l’intérieur de la Terre
D. Il y a des anomalies magnétiques sur les fonds marins
E. Les continents bougent latéralement
![Page 14: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/14.jpg)
3.
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Déformation permanente : cassante, les failles
Près de l’épicentre
Nevada, 16 décembre 1954
USGS
![Page 15: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/15.jpg)
Ondes sismiques
Plus loin, des vibrations, des ondes qui se propagent.
La déformation n’est pas permanente :
déformation élastique.
2.
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Northridge, CA 1994 USGS
![Page 16: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/16.jpg)
Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.
3.
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Vibrations du sols : les ondes sismiques
![Page 17: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/17.jpg)
3.
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![Page 18: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/18.jpg)
De quel type d’onde s’agit-til ?
A. Onde PB. Onde SC. Onde de surfaceD. Je ne sais pas
![Page 19: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/19.jpg)
De quel type d’onde s’agit-til ?
A. Onde PB. Onde SC. Onde de surfaceD. Je ne sais pas
![Page 20: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/20.jpg)
Ondes réfléchies, transmises(c=réflechie sur noyau, K=transmise dans le noyau)
3.
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Les différentes phases observées
![Page 21: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/21.jpg)
Liquide Solide
Solide
Modèle radial de Terre 3.
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![Page 22: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/22.jpg)
Tomographie sismique : échographie du manteau terrestre3.
La s
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E. Debayle, 2005
![Page 23: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/23.jpg)
• Avoir une idée de la composition chimique de la Terre
• Reproduire en laboratoire les conditions de Pression et de Température de
l’intérieur de la Terre
4.
Com
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et
du
noyau Comment interpréter les
modèles de vitesses sismiques ?
![Page 24: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/24.jpg)
• Composition de la nébuleuse ~composition du soleil (99.9% masse totale)
• Composition des plus vieilles météorites (chondrites 4.562Ga)
Composition chimique initiale de la Terre
Un modèle géochimique4.
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noyau
![Page 25: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/25.jpg)
Les chondrites•Météorites non différenciées
• Fer métal + silicates• Les plus vieilles
•Chondres : billes de silicates
Les météorites différenciées•Achondrites = silicates•Sidérites = métaux•En général plus jeunes
Museum national d’histoire naturelle
Débris de noyaux et manteaux planétaires?
Les corps parents des planètes
Un modèle géochimique4.
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noyau
![Page 26: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/26.jpg)
Un modèle géochimique
Composition du manteau et du noyau
Noyau riche en sidérophiles
Manteau riche en lithophiles
21
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4.
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![Page 27: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/27.jpg)
Si on connaît la composition en Nickel des chondrites alors
A. La composition en Nickel du manteau vaut 1,5 fois celle de la chondrite
B. La composition en Nickel du noyau vaut 3 fois celle de la chondrite
C. La composition du Nickel du manteau = composition de la chondrite
D. Je ne sais pas
![Page 28: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/28.jpg)
Composition chimique de la TerreTous les éléments ne sont pas totalement
réfractaires, totalement sidérophiles ou lithophiles…
Un modèle géochimique4.
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![Page 29: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/29.jpg)
Matériaux des différentes enveloppes
• Trouver les matériaux dont les propriétés (K,m,r) reproduisent le profil de vitesses sismiques
• Pas d’échantillons de la Terre profonde (> 500km)
Conduire des expériences aux conditions de P-T de la Terre profonde.
Un modèle minéralogique4.
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![Page 30: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/30.jpg)
Les roches du manteau : Les péridotites
Olivine > 50%Pyroxènes < 50%Oxydes d’Aluminium < 10%
Un modèle minéralogique4.
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![Page 31: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/31.jpg)
Conditions P-T de l’intérieur de la Terre
Un modèle minéralogique4.
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![Page 32: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/32.jpg)
Echantillon Laser
Expériences de choc ou en écrasement
Un exemple : la cellule à enclume
de diamants
P = Force/Surface
Un modèle minéralogique4.
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![Page 33: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/33.jpg)
Comprimer une olivine, le composant principal des péridotites
Olivine a(Fe,Mg)2SiO4
Orthorombique 25GPa Pérovskite(Fe,Mg)SiO3
Cubique
120GPa Post-Pérovskite
(Fe,Mg)SiO3
Pression
Changements de phases
Un modèle minéralogique4.
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![Page 34: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/34.jpg)
4.
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![Page 35: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/35.jpg)
Post-perovskite
![Page 36: Cours 4 : Composition et Structure interne de la Terre](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022061223/54c4b59e4a7959f9778b45d0/html5/thumbnails/36.jpg)
Ce qu’il faut retenir• La sismologie permet de sonder indirectement
l’intérieur de la Terre• Les vitesses sismiques varient radialement et
horizontalement à cause des changements minéralogiques et des variations de température et de chimie
• Le manteau est solide, tout comme la graine, à l’inverse du noyau externe
• Les transitions de phase dans l’olivine permettent de comprendre le profil de vitesses radiales
• On peut connaître la composition chimique de la Terre interne à partir des météorites
Con
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sio
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