Qu’y a-t-il sous nos pieds? Pour le savoir, peut-on réellement voyager comme Jules Verne au centre de la Terre…
Introduction:
Le plus long forage n’a jamais dépassé les 10km de profondeur.
Or, la Terre fait 12.000km de diamètre…
Comment sait-on ce qu’il y a à l’intérieur de la notre planète ?
Comme nous savons ce qu’il y a l’intérieur du ventre d’une femme enceinte grâce à l’échographie sonore, nous savons ce qu’il y a à l’intérieur de la Terre grâce à l’échographie sismique.
1-L’apport des études sismiques à la connaissance du globe terrestre
Un séisme résulte de la libération brutale d’énergie lors de rupture de roches soumises à des contraintes.
Le séisme du siècle: Banda Aceh en Indonésie
- le 26 décembre 2004.
- Magnitude: 9,4 sur l’échelle de Richter…
- Le Tsunami qui suivi fit 200 000 morts.
Nous retiendrons que les ondes se propagent en cercles concentriques comme une onde à la surface de l’eau lorsque l’on jette un caillou.
Comment peut-on tirer partie de la propagation des ces ondes pour connaitre l’intérieur de la Terre?
a-Ondes sismiques, structure interne et comportement mécanique
Les infos tirées du trajet et de la vitesse des ondes sismiques permettent de comprendre la structure interne de la Terre:
- croûte
- manteau
- noyau
Ceci à conduit au modèle P.R.E.M pour :
- Preliminary
- Reference
- Earth
- Model
Les ondes sismiques permettent aussi de comprendre le comportement mécanique des roches :
- cassant pour la lithosphère (failles) et ductile pour asthénosphère
- état liquide du noyau externe (zone d’ombre sismique), état solide du noyau interne
b-Ondes sismiques, croûte, manteau et lithosphère
Les études de sismique réflexion et de sismique réfraction montrent des différences d’épaisseur entre la croûte océanique et croûte continentale.
La limite entre la croûte et le manteau sous-jacent a été découverte par Mohorovicic et s’appelle donc le Moho.
L’étude des séismes au voisinage des dorsales permet de différencier comportement cassant de la lithosphère et ductile de l’asthénosphère.
La séparation entre ces deux enveloppes est une zone où les vitesse des ondes sismiques diminuent, c’est pourquoi on l’appelle la LVZ pour Low Velocity Zone, entre 100 et 200km de profondeur.
Nous retiendrons que :
La Terre est formée d’enveloppes de nature, de composition et de caractéristiques physico-chimiques différentes.
De l’extérieur vers l’intérieur, et en fonction des variations de la vitesse des ondes sismiques, on trouve:
- la croute océanique plus fine (10km) que la croûte continentale (30km)
- séparée du manteau supérieur, par le Moho
- croûte et manteau formant la lithosphère (150km)
- puis vient le manteau dit stratosphérique à partir de la LVZ
- enfin le manteau se termine à 2900km par la discontinuité de Gutenberg;
- là commence le noyau, externe (5100km) et liquide puis interne, rigide.
Quels sont les matériaux qui composent la Terre ?
Pour répondre à cette question, amusez-vous un peu avec le TP suivant…
2-L’apport des études thermiques à la connaissance du globe terrestre
Le géotherme correspond aux variations de température en fonction de la profondeur. Il peut être évalué par le gradient géothermique qui correspond aux variations de température par kilomètre.
Le gradient géothermique est de 30°C par kilomètre dans la croûte continentale.
Sachant que la Terre fait 6371 km, le centre de la Terre devrait avoisiner les 200 000°C !
Or les scientifiques s’accordent à envisager que le centre de la Terre présente une température de l’ordre de 5000°C environ.
On peut supposer que ceci est dû à des différences de dissipation de chaleur selon les couches terrestres.
Il existe deux grandes façons de dissiper la chaleur: la conduction ou la convection.
Le profil d’évolution de la température présente des différences suivant les enveloppes de la Terre:
Ces différences sont dues au mode de transfert de la chaleur :
- convection dans le manteau
- ou conduction dans la croute
Le manteau terrestre est animé de mouvements de convection, mécanisme idéal de transfert thermique sur de grandes distances.
La croûte est le siège d’une conduction, mécanisme idéal de transfert thermique lorsque la matière ne bouge pas.
Des anomalies de la vitesse des ondes sismiques révèlent dès hétérogénéités thermiques au sein du manteau: il existe des zones chaudes et des zones froides.
Les zones chaudes sont constituées de matériaux qui montent vers la surface par exemple les points chauds.
Les zones froides sont constituées de matériaux qui descendent depuis la surface vers le manteau profond: exemple, la zone de subduction.
Tous ces mouvements participent aux mouvements des plaques.
Conclusion
La Terre est ronde et découpée en couches concentriques, séparées par des discontinuités, physiques, chimiques, minéralogiques ou thermiques.
Le schéma du modèle actuel de la Terre:
Nous allons scanner la Terre, à l’aide des séismes!
Séisme de Kobé 17 janvier 1995 à 5h46:
Séismes et constructions
Séisme de Sondernach, le 2 octobre 2021
D’après ce document, calculez la vitesse de propagation des ondes P et S.
Comment les ondes sismiques nous permettent-elles de connaitre la profondeur de la croute terrestre?
Les principes d’une échographie sismique:
Quels sont les matériaux que l’on trouve sous la croute terrestre?
mate_riaux_mesure_vitesse_fichier_rempli
Synthèse:
« La maison brûle et nous regardons ailleurs »,
J.Chirac, président de la république française au IVe sommet de la Terre, Johannesburg, sept.2002
L’énergie géothermique est-elle une alternative crédible aux énergies fossiles ?
Comment exploite-t-on l’énergie produite par la Terre?
Geothermal Heats Up – KQED QUEST
Quelle est l’origine de l’énergie géothermique?
Les différentes enveloppes terrestres contiennent des éléments radioactifs comme l’Uranium 238 et 235, le Thorium 232 et le Potassium 40.
Leur désintégration produit de l’énergie thermique:
- pour l’Uranium : 9,94.10-5 W/kg
- pour le Thorium 232: 2,69.10-5 W/kg
- pour le Potassium 40: 2,79.10-5 W/kg
Cette source d’énergie est à l’origine de 50 à 75% de l’énergie thermique dissipée par la Terre
A partir des informations des documents 1 et 2, calculez l’énergie thermique produite par chacune des enveloppes terrestres.
Comment l’énergie produite en profondeur gagne-t-elle la surface?
Granite chauffé par un bec électrique
Document sans titre
http://www.biologieenflash.net
Cours_2017_Chapitre_1_la_ge_othermie
amerique_nord_2013_ge_othermie_montagne_coeur_fleur
emirats_arabes_unis_2014_Brassage_geothermie_en_France_Maysthe_nie
metropole_2015_Ge_othermie_domestication_ge_ne_tique
metropole_septembre_2013_Neuro_Brassages_ge_othermie
metropole_septembre_2014_Caryotype_ge_othermie_antiinflammatoire
pondichery_2014_Ge_othermie_Sherrington_Extinction
Encyclopédie Larousse en ligne – Dérive des continents
La théorie de la dérive des continents fut publiée en 1915 par le géophysicien allemand Alfred Wegener. Cette théorie explique que les continents actuels n’ont pas toujours occupé la même place. Ceux-ci étaient réunis en un supercontinent primitif, la Pangée, il y a 250 millions d’années.
