Post on 25-Jan-2015
description
La TerrePartie 1 : Structure et composition
Comment observer l’intérieur de la Terre?
~10km maximum
1.
La T
err
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bserv
ab
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irecte
men
t
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.
La T
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t
1.
La T
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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.
La T
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Croûte océanique. Croûte continentale.
JP Bourseau,UCBL1.
1.
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2.
La f
orm
e d
e la T
err
e e
t sa g
ravit
é
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.
La f
orm
e d
e la T
err
e e
t sa g
ravit
é
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.
La f
orm
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e la T
err
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t sa g
ravit
é
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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e la T
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t sa g
ravit
é
Différences entre géoïde et ellipsoïde en mètres
2.
La f
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e la T
err
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t sa g
ravit
é
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
3.
La s
ism
olo
gie
Déformation permanente : cassante, les failles
Près de l’épicentre
Nevada, 16 décembre 1954
USGS
Ondes sismiques
Plus loin, des vibrations, des ondes qui se propagent.
La déformation n’est pas permanente :
déformation élastique.
2.
La s
ism
olo
gie
Northridge, CA 1994 USGS
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.
La s
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olo
gie
Vibrations du sols : les ondes sismiques
3.
La s
ism
olo
gie
De quel type d’onde s’agit-til ?
A. Onde PB. Onde SC. Onde de surfaceD. Je ne sais pas
De quel type d’onde s’agit-til ?
A. Onde PB. Onde SC. Onde de surfaceD. Je ne sais pas
Ondes réfléchies, transmises(c=réflechie sur noyau, K=transmise dans le noyau)
3.
La s
ism
olo
gie
Les différentes phases observées
Liquide Solide
Solide
Modèle radial de Terre 3.
La s
ism
olo
gie
Tomographie sismique : échographie du manteau terrestre3.
La s
ism
olo
gie
E. Debayle, 2005
• 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
posit
ion
du
man
teau
et
du
noyau Comment interpréter les
modèles de vitesses sismiques ?
• 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.
Com
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du
man
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et
du
noyau
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.
Com
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du
noyau
Un modèle géochimique
Composition du manteau et du noyau
Noyau riche en sidérophiles
Manteau riche en lithophiles
21
3
4.
Com
posit
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du
man
teau
et
du
noyau
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
Composition chimique de la TerreTous les éléments ne sont pas totalement
réfractaires, totalement sidérophiles ou lithophiles…
Un modèle géochimique4.
Com
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du
man
teau
et
du
noyau
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.
Com
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du
man
teau
et
du
noyau
Les roches du manteau : Les péridotites
Olivine > 50%Pyroxènes < 50%Oxydes d’Aluminium < 10%
Un modèle minéralogique4.
Com
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et
du
noyau
Conditions P-T de l’intérieur de la Terre
Un modèle minéralogique4.
Com
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du
noyau
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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du
noyau
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.
Com
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et
du
noyau
4.
Com
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et
du
noyau
Post-perovskite
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
clu
sio
ns