À propos de cette page
Ce cours de svt (2nde) en seconde sur « La Terre, un système en mouvement » suit le programme officiel de svt (2nde) de seconde. Il présente les définitions, les propriétés et les méthodes essentielles, accompagnées d'exemples résolus pour bien comprendre. Au programme : Structure interne de la Terre, Les enveloppes terrestres : lithosphère et asthénosphère, La tectonique des plaques : présentation, Les frontières de plaques et leurs manifestations. Chaque notion est expliquée pas à pas, puis mise en pratique grâce à des exercices interactifs, un QCM et une évaluation corrigée. Idéal pour réviser à son rythme, combler ses lacunes et progresser, en autonomie ou avec un professeur. Cours rédigé par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de seconde à réussir en svt (2nde).
Au programme
1 · Structure interne de la Terre
2 · Les enveloppes terrestres : lithosphère et asthénosphère
3 · La tectonique des plaques : présentation
4 · Les frontières de plaques et leurs manifestations
5 · Volcanisme et magmatisme
6 · La sismologie : ondes et séismes
7 · L'âge des fonds océaniques et l'expansion des dorsales
8 · Isostasie et dynamique des reliefs
1Structure interne de la Terre
La Terre est une planète stratifiée : elle est organisée en couches concentriques de densités croissantes vers le centre. Cette structure a été révélée par l'analyse des ondes sismiques qui se propagent à travers la Terre et changent de vitesse ou de direction aux interfaces entre couches.
Couches internes de la Terre (de l'extérieur vers le centre) :- La croûte : couche superficielle solide, épaisseur de 7 à 70 km. On distingue la croûte océanique (7–10 km, dense, basaltique) et la croûte continentale (30–70 km, moins dense, granitique).
- Le manteau : 2 900 km d'épaisseur, silicaté, essentiellement solide (mais plastique en profondeur).
- Le noyau externe : liquide, principalement constitué de fer et de nickel, épaisseur ≈ 2 200 km.
- Le noyau interne (graine) : solide, fer-nickel, rayon ≈ 1 220 km.
Les densités augmentent vers le centre : la croûte continentale a une densité d'environ $2{,}7$, la croûte océanique ≈ $3{,}0$, le manteau ≈ $3{,}3$ à $5{,}5$, le noyau ≈ $10$ à $13$.
Exemple. La séparation croûte/manteau est la discontinuité de Mohorovičić (ou Moho), identifiée en 1909 par le sismologue croate Andrija Mohorovičić grâce à un accroissement brutal de la vitesse des ondes sismiques.
2Les enveloppes terrestres : lithosphère et asthénosphère
Pour comprendre la tectonique des plaques, on distingue deux enveloppes définies par leurs propriétés mécaniques (et non leur composition) :
Lithosphère : ensemble rigide formé de la croûte + partie supérieure solide du manteau. Épaisseur variable : 6–10 km sous les dorsales océaniques, jusqu'à 250 km sous les vieux continents.
Asthénosphère : partie du manteau sous-jacente, ductile et plastique (les roches peuvent se déformer lentement). C'est sur l'asthénosphère que « flottent » les plaques lithosphériques.
La lithosphère est découpée en plaques tectoniques rigides qui se déplacent sur l'asthénosphère. Ce déplacement est lent (de 1 à 15 cm/an) et entraîne la déformation de la surface terrestre.
Astuce. Moyen mnémotechnique : Litho-sphère = pierre (du grec lithos) → rigide ; Asthéno-sphère = sans force (du grec asthenos) → mou, plastique.
| Enveloppe | Composition | État mécanique | Épaisseur |
|---|
| Croûte océanique | Basalte, gabbro | Rigide | 7–10 km |
| Croûte continentale | Granite, gneiss | Rigide | 30–70 km |
| Manteau lithosphérique | Péridotite | Rigide | variable |
| Asthénosphère | Péridotite | Ductile / plastique | ≈ 200–300 km |
3La tectonique des plaques : présentation
La tectonique des plaques est la théorie unificatrice des Sciences de la Terre, formulée dans sa forme moderne dans les années 1960–1970. Elle postule que la lithosphère est découpée en une douzaine de grandes plaques rigides et quelques plaques mineures.
Définition. Une plaque tectonique est un fragment rigide de lithosphère qui se déplace sur l'asthénosphère. Une plaque peut être purement océanique (ex : plaque Pacifique), purement continentale (rare) ou mixte (ex : plaque Indo-australienne).
Les principales plaques sont : Eurasiatique, Africaine, Américaine (Nord et Sud), Pacifique, Indo-australienne, Antarctique, Nazca, Caraïbes, Arabie, Philippines.
Le moteur des déplacements est la convection mantellique : des courants de matière chaude montent dans le manteau (sous les dorsales), se refroidissent et plongent (sous les zones de subduction). Ce cycle transfère l'énergie thermique interne de la Terre en mouvement des plaques.
Attention ! La tectonique des plaques n'est pas la dérive des continents d'Alfred Wegener (1912), qui ne proposait pas de mécanisme convainquant. La théorie actuelle intègre les données des dorsales océaniques, de la paléomagnétisme et de la sismologie.
4Les frontières de plaques et leurs manifestations
Les plaques interagissent à leurs frontières selon trois types de contacts :
1. Frontières divergentes (ou constructives) : deux plaques s'écartent. Il se forme une nouvelle lithosphère océanique. Lieu : dorsales médio-océaniques (ex : dorsale médio-Atlantique). Manifestations : volcanisme effusif, séismes peu profonds.
2. Frontières convergentes (ou destructives) : deux plaques se rapprochent. La plaque la plus dense (océanique) plonge sous l'autre : c'est la subduction. Si deux continents entrent en collision, il n'y a pas de subduction mais formation d'une chaîne de montagnes (ex : Himalaya). Manifestations : séismes profonds, volcanisme explosif, fosses océaniques.
3. Frontières transformantes (ou coulissantes) : deux plaques glissent l'une le long de l'autre (faille décrochante). Manifestation : séismes fréquents, pas de volcanisme. Ex : faille de San Andreas (Californie).
| Type de frontière | Mouvement | Volcanisme | Séismes | Exemple |
|---|
| Divergente | Écartement | Oui (effusif) | Peu profonds | Dorsale médio-Atlantique |
| Convergente (subduction) | Rapprochement | Oui (explosif) | Profonds | Andes, Japon |
| Convergente (collision) | Rapprochement | Non | Peu à moyens | Himalaya |
| Transformante | Coulissage | Non | Superficiels | Faille de San Andreas |
5Volcanisme et magmatisme
Le volcanisme est l'expression en surface de la remontée de magma depuis l'intérieur de la Terre. Il est étroitement lié aux frontières de plaques.
Magma : roche partiellement ou totalement fondue, contenant des gaz dissous (H₂O, CO₂, SO₂). La lave est le magma émis en surface. La chambre magmatique est le réservoir de magma sous le volcan.
On distingue deux types de volcanisme :
- Volcanisme effusif (dorsales, points chauds) : laves fluides, peu de gaz, éruptions peu dangereuses. Ex : Piton de la Fournaise (La Réunion), Hawaï.
- Volcanisme explosif (zones de subduction) : laves visqueuses, riche en gaz, explosions, projections de cendres et nuées ardentes. Ex : Mont Saint Helens (1980), Pinatubo (1991).
Exemple. À la dorsale médio-Atlantique, la remontée de magma mantellique (basaltique) forme de nouvelles roches en refroidissant : les basaltes en coussins (pillows lavas) sous l'eau. Ces basaltes s'enregistrent l'orientation du champ magnétique terrestre au moment de leur solidification : c'est le paléomagnétisme, preuve de l'expansion des fonds océaniques.
Astuce. Pour retenir : volcan effusif = laves qui s'épanchent doucement ; volcan explosif = explosion violente car les gaz ne peuvent pas s'échapper.
6La sismologie : ondes et séismes
Un séisme (ou tremblement de terre) est une vibration du sol provoquée par la rupture brutale de roches le long d'une faille, libérant de l'énergie sous forme d'ondes sismiques.
Vocabulaire sismologique :- Foyer (ou hypocentre) : point à l'origine du séisme, en profondeur.
- Épicentre : point à la surface terrestre situé à la verticale du foyer.
- Ondes P (primaires) : ondes de compression, les plus rapides ($v \approx 6$ à $8$ km/s dans la croûte), propagent dans les solides et les liquides.
- Ondes S (secondaires) : ondes de cisaillement, plus lentes ($v \approx 3{,}5$ à $4{,}5$ km/s), propagent uniquement dans les solides.
La magnitude mesure l'énergie libérée par le séisme (échelle de Richter, logarithmique). L'intensité mesure les effets ressentis en un lieu (échelle EMS-98, dépend de la distance à l'épicentre).
Attention ! Magnitude et intensité ne mesurent pas la même chose. Un séisme de magnitude 7 aura une intensité maximale à l'épicentre mais faible à 1 000 km. L'intensité diminue avec la distance.
La non-propagation des ondes S dans le noyau externe a permis de montrer que ce dernier est liquide : c'est la zone d'ombre sismique.
7L'âge des fonds océaniques et l'expansion des dorsales
L'une des preuves les plus convaincantes de la tectonique des plaques est l'expansion des fonds océaniques, mise en évidence par les mesures de l'âge des basaltes du fond des océans.
Les roches sont de plus en plus anciennes à mesure qu'on s'éloigne de la dorsale : les plus jeunes sont à l'axe de la dorsale (0 Ma), les plus vieilles en bordure des continents (jusqu'à 180 Ma pour les plus vieux fonds océaniques).
Exemple. L'Atlantique s'est ouvert il y a environ 180 millions d'années par écartement de l'Amérique et de l'Europe/Afrique. La dorsale médio-Atlantique a une vitesse d'expansion de 2 à 3 cm/an de chaque côté.
La subduction compense la création de plancher océanique aux dorsales : la lithosphère océanique, devenue froide et dense, plonge dans le manteau. Ainsi, la surface de la Terre reste constante.
Bilan de masse lithosphérique : création aux dorsales = destruction en subduction → la Terre ne gonfle pas.
8Isostasie et dynamique des reliefs
L'isostasie est l'équilibre gravitaire des différents blocs lithosphériques flottant sur l'asthénosphère, analogue à des icebergs sur l'eau.
Principe isostatique : plus un bloc lithosphérique est épais ou peu dense, plus sa surface émerge haut. Les massifs montagneux ont des racines crustales profondes qui s'enfoncent dans le manteau pour compenser l'altitude.
Conséquences :
- La croûte continentale (densité $\approx 2{,}7$) émerge au-dessus du niveau des mers ; la croûte océanique (densité $\approx 3{,}0$) est immergée.
- Lors de l'érosion d'une chaîne de montagnes, la masse diminue et la croûte remonte (rebond isostatique).
- Lors d'une glaciation, le poids de la glace enfonce la croûte ; après la fonte, elle remonte (rebond post-glaciaire — visible en Scandinavie).
Astuce. Analogie iceberg : seulement 1/9 de la masse d'un iceberg est visible au-dessus de l'eau. De même, pour chaque kilomètre de montagne au-dessus du niveau de base, il faut environ 5 à 6 km de racine crustale sous le Moho.
Exemple. L'Himalaya culmine à $8{,}848$ km (Everest) et possède des racines crustales de 70 km de profondeur, soit une croûte totale d'environ 70 km (contre 35 km en moyenne).
★À retenir
En bref :
• La Terre est structurée en couches : croûte, manteau, noyau externe (liquide), noyau interne (solide).
• La lithosphère (rigide) repose sur l'asthénosphère (plastique) et est découpée en plaques tectoniques.
• Les plaques se déplacent de 1 à 15 cm/an grâce à la convection mantellique.
• Trois types de frontières : divergentes (dorsales), convergentes (subduction / collision), transformantes.
• Le volcanisme est effusif aux dorsales et aux points chauds, explosif en subduction.
• Les séismes se caractérisent par leur foyer, leur épicentre, les ondes P (solides + liquides) et S (solides seuls).
• L'expansion des fonds océaniques est prouvée par l'âge croissant des basaltes loin des dorsales.
• L'isostasie explique l'équilibre des reliefs : les montagnes ont des racines crustales profondes.