Fiche de révision : Structure interne du globe terrestre

Contrastes entre continents et océans (altitudes, roches, densités), séismes et ondes sismiques, discontinuités et modèle PREM, lithosphère et asthénosphère, gradient et flux géothermiques, conduction et convection, tomographie sismique.

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benprofparticulier.frSpécialité SVT · Première

Structure du globe : croûtes, manteau, noyau

Fiche méthode

(SVT 1ʳᵉ spécialité · La Terre, la vie et l’organisation du vivant · La dynamique interne de la Terre)

La démarche face à un document sur l’intérieur du globe

1. Je repère la donnée : roche (structure, minéraux, densité, âge), ondes (temps, vitesses), températures, anomalies.

2. Je calcule avec les unités : densité = masse ÷ volume, distance au foyer, $h$ du Moho, gradient, flux, anomalie en %.

3. J’interprète : saut de vitesse → discontinuité ; ondes S nulles → liquide ; 1 300 °C → base de la lithosphère ; lent → chaud.

4. Je conclus en nommant l’enveloppe, la limite ou le mode de transfert de la chaleur.

La clé les ondes S ne traversent pas les liquides ; une vitesse qui saute signale une discontinuité.

Cas 1 · Rattacher une roche à une croûte

Réflexe — structure + minéraux + densité (masse ÷ volume) + âge → croûte continentale, océanique ou manteau.

Exemple. Roche grenue sombre à pyroxènes et plagioclases ; 66 g ; l’eau d’une éprouvette monte de 40 à 62 mL.

Volume : 22 cm³ ; 66 ÷ 22 = 3,0 : densité 3,0.

Grenue, pyroxènes et plagioclases : un gabbro, partie profonde de la croûte océanique.

Attention — un basalte peut aussi couler sur un continent ; le rivage n’est pas la limite continent-océan.

Cas 2 · Calculer la distance au foyer

Réflexe — $d = Δ t \times \frac{V_{P} \times V_{S}}{V_{P} - V_{S}}$ ; km/s × s = km.

Exemple. $V_{P} = 5, 0$ km/s, $V_{S} = 3, 0$ km/s, délai S − P de 16 s.

$\frac{5, 0 \times 3, 0}{5, 0 - 3, 0} = \frac{15}{2} = 7, 5$ km/s.

$d = 16 \times 7, 5 =$ 120 km.

Attention — plus le délai est grand, plus la station est loin.

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Cas 3 · Trouver la profondeur du Moho

Réflexe — pentes de l’hodochrone → $V_{1}$ et $V_{2}$ ; croisement → $x_{c}$ ; $h = \frac{x_{c}}{2} \sqrt{\frac{V_{2} - V_{1}}{V_{2} + V_{1}}}$ .

Exemple. $V_{1} = 6, 4$ km/s, $V_{2} = 8, 0$ km/s, $x_{c} = 120$ km.

$\frac{V_{2} - V_{1}}{V_{2} + V_{1}} = \frac{1, 6}{14, 4} = \frac{1}{9}$ , de racine $\frac{1}{3}$ .

$h = 60 \times \frac{1}{3} =$ 20 km : croûte continentale plutôt mince.

Attention — $x_{c}$ est une distance en surface, pas la profondeur.

Cas 4 · Placer la base de la lithosphère

Réflexe — isotherme 1 300 °C par interpolation : $z = z_{1} + (z_{2} - z_{1}) \times \frac{1 300 - T_{1}}{T_{2} - T_{1}}$ .

Exemple. Géotherme : 1 120 °C à 60 km, 1 390 °C à 90 km.

$z = 60 + 30 \times \frac{180}{270} = 60 + 20$ .

Base de la lithosphère vers 80 km.

Attention — la lithosphère va bien au-delà du Moho.

Cas 5 · Calculer un gradient et un flux

Réflexe — $G = \frac{Δ T}{Δ z}$ en °C/km ; $φ = λ \times G$ avec $G$ en K/m.

Exemple. Gradient de 25 °C/km, conductivité $λ = 2, 8$ W·m⁻¹·K⁻¹.

25 °C/km = 0,025 K/m.

$φ = 2, 8 \times 0, 025 = 0, 07$ W/m², soit 70 mW/m².

Attention — un gradient de forage ne se prolonge pas jusqu’au centre.

Cas 6 · Interpréter une anomalie de vitesse

Réflexe — anomalie = (mesure − PREM) ÷ PREM × 100 ; lent → chaud, rapide → froid.

Exemple. PREM : 5,00 km/s ; mesure : 4,90 km/s.

$\frac{4, 90 - 5, 00}{5, 00} \times 100 = - 2$ %.

Ondes plus lentes : manteau plus chaud, branche montante de la convection.

Attention — lent ne veut pas dire fondu.

Les pièges à éviter

Confondre lithosphère et croûte : la lithosphère comprend aussi le manteau lithosphérique, jusqu’à ≈ 1 300 °C.
Croire l’asthénosphère liquide : elle est solide et ductile, les ondes S la traversent.
Expliquer la zone d’ombre des ondes P par le liquide : elle vient de la réfraction ; c’est l’absence d’ondes S qui prouve le liquide.
Oublier de convertir le gradient en K/m dans $φ = λ \times G$ : flux mille fois trop grand.
Prolonger un gradient de forage jusqu’au centre de la Terre.
Croire que la graine est solide parce qu’elle est froide : elle est plus chaude que le noyau externe, c’est la pression qui la maintient solide.

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À propos de cette page

Cette fiche méthode donne une démarche en quatre temps face à un document sur l’intérieur du globe, puis un exemple corrigé par partie : densité d’un gabbro, distance au foyer, profondeur du Moho, base de la lithosphère par interpolation, flux géothermique, anomalie de vitesse. Elle se termine par six pièges fréquents.

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