La structure interne de la Terre

L'intrieur de la Terre est constitu d'une succession de couches de proprits physiques diffrentes: au centre, le noyau, qui forme 17% du volume terrestre et qui se divise en noyau interne solide et noyau externe liquide; puis, le manteau, qui constitue le gros du volume terrestre, 81%, et qui se divise en manteau infrieur solide et manteau suprieur principalement plastique, mais dont la partie tout fait suprieure est solide; finalement, la crote (ou corce), qui compte pour moins de 2% en volume et qui est solide.

Deux discontinuits importantes sparent crote, manteau et noyau: la discontinuit de Mohorovicic (MOHO) qui marque un contraste de densit entre la crote terrestre et le manteau, et la discontinuit de Gutenberg qui marque aussi un contraste important de densit entre le manteau et le noyau. Une troisime discontinuit spare noyau interne et noyau externe, la discontinuit de Lehmann.

La couche plastique du manteau suprieur est appele asthnosphre, alors qu'ensemble, les deux couches solides qui la surmontent, soit la couche solide de la partie suprieure du manteau suprieur et la crote terrestre, forment la lithosphre. On reconnat deux types de crote terrestre: la crote ocanique, celle qui en gros se situe sous les ocans, qui est forme de roches basaltiques de densit 3,2 et qu'on nomme aussi SIMA (silicium-magnsium); et la crote continentale, celle qui se situe au niveau des continents, qui est plus paisse cause de sa plus faible densit (roches granitiques intermdiaires de densit 2,7 3) et qu'on nomme SIAL (silicium-aluminium). La couverture sdimentaire est une mince pellicule de sdiments produits et redistribus la surface de la crote par les divers agents d'rosion (eau, vent, glace) et qui compte pour trs peu en volume.

L'intrieur de la Terre est donc constitu d'un certain nombre de couches superposes, qui se distinguent par leur tat solide, liquide ou plastique, ainsi que par leur densit. Comment savons-nous cela? C'est par une sorte d'chographie de l'intrieur de la Terre qui a t tablie partir du comportement des ondes sismiques lors des tremblements de terre. Les sismologues Mohorovicic, Gutenberg et Lehmann ont russi dterminer l'tat et la densit des couches par l'tude du comportement de ces ondes sismiques. La vitesse de propagation des ondes sismiques est fonction de l'tat et de la densit de la matire. Certains types d'ondes se propagent autant dans les liquides, les solides et les gaz, alors que d'autres types ne se propagent que dans les solides. Lorsque qu'il se produit un tremblement de terre la surface du globe, il y a mission d'ondes dans toutes les directions. Il existe deux grands domaines de propagations des ondes: les ondes de surface, celles qui se propagent la surface du globe, dans la crote terrestre, et qui causent tous ces dommages associs aux tremblements de terre, et les ondes de volume, celles qui se propagent l'intrieur de la terre et qui peuvent tre enregistres en plusieurs points du globe. Chez les ondes de volume, on reconnat deux grands types: les ondes de cisaillement ou ondes S, et les ondes de compression ou ondes P.

Les ondes sismiques de volume. L'onde P se dplace crant successivement des zones de dilatation et des zones de compression. Les particules se dplacent selon un mouvement avant-arrire dans la direction de la propagation de l'onde, la manire d'un "slinky". Ce type d'onde est assimilable une onde sonore. Dans le cas des ondes S, les particules oscillent dans un plan vertical, angle droit par rapport au sens de propagation de l'onde.

La structure interne de la Terre, ainsi que l'tat et la densit de la matire, ont t dduits de l'analyse du comportement des ondes sismiques. Les ondes P se propagent dans les solides, les liquides et les gaz, alors que les ondes S ne se propagent que dans les solides. On sait aussi que la vitesse de propagation des ondes sismiques est proportionnelle la densit du matriel dans lequel elles se propagent.

La brusque interruption de propagation des ondes S la limite entre le manteau et le noyau indique qu'on passe d'un solide (manteau infrieur) un liquide (noyau externe). L'augmentation progressive de la vitesse des ondes P et S dans le manteau indique une augmentation de densit du matriel mesure qu'on s'enfonce dans ce manteau. La chute subite de la vitesse des ondes P au contact manteau-noyau est relie au changement d'tat de la matire (de solide liquide), mais les vitesses relatives continuent d'augmenter, indiquant une augmentation des densits. Plus en dtail, au contact lithosphre-asthnosphre, on note une lgre chute des vitesses de propagation des ondes P et S correspondant au passage d'un matriel solide (lithosphre) un matriel plastique (asthnosphre). La composition de la crote terrestre est assez bien connue par l'tude des roches qui forment la surface terrestre et aussi par de nombreux forages. Notre connaissance du manteau et du noyau est, cependant, plus limite. Malgr tous les efforts dploys cet effet, aucun forage n'a encore travers le MOHO.