La structure interne et la composition chimique de la Terre

La structure interne et la composition chimique de la Terre sont le résultat de son histoire. 1-1) La structure du globe peut être modélisée par l'étude de la propagation des ondes sismiques. 1-1-1) La vitesse de propagation et la trajectoire des ondes sismiques dépendent des caractéristiques physico-chimiques des matériaux traversés. 1-1-2) La frontière entre deux milieux aux comportements sismiques différents est une zone de discontinuité. • La croûte est séparée du manteau par une discontinuité (le Moho) liée à une différence de composition chimique des matériaux. Le Moho est situé en moyenne, à 30 km de profondeur. La croûte représente 1% de la masse de la Terre. • Le manteau est séparé du noyau par la discontinuité de Gutenberg liée à une différence de composition chimique et à une différence de rigidité. La discontinuité de Gutenberg est située à 2 900 km de profondeur. Le manteau représente 75 % de la masse de la Terre. • La lithosphère, à comportement rigide, repose sur l'asthénosphère, partie moins rigide du manteau. La lithosphère est formée de la croûte et la partie superficielle du manteau. 1-2) La composition chimique de la croûte et celle du manteau supérieur sont connues par échantillonnage. 1-2-1) La croûte est essentiellement constituée de roches magmatiques. • La croûte continentale est essentiellement formée de granitoïdes. • La croûte océanique est formée de basaltes et de gabbros. 1-2-2) Le manteau est constitué de péridotites. 1-2-3) Les roches renferment des minéraux et/ou du verre. • Les minéraux résultent de l'association d'éléments chimiques en réseaux réguliers. • Le verre correspond à la partie non cristallisée de la roche. 1-2-4) Les roches représentatives de la croûte et du manteau sont constituées de minéraux silicatés. • Les silicates comportent tous les éléments chimiques Si et O. • Les granitoïdes comportent des minéraux riches en silice (SiO2). o le quartz (Si, O) o Les feldspaths, silicates riches en Al, Ca, K et Na. o Les micas, silicates riches en Al, K. • Les basaltes et les gabbros comprennent des feldspaths, des pyroxènes et des olivines, silicates riches en Fe et Mg o les pyroxènes et les olivines, silicates riches en Fe et Mg o certains gabbros présentent des amphiboles, silicates riches en Fe et Mg, hydratés. • Les péridotites sont constituées essentiellement de pyroxènes et d'olivines. 1-3) La composition chimique des matériaux inaccessibles du manteau profond et celle du noyau sont déduites indirectement. 1-3-1) La composition chimique du manteau profond est la même que celle du manteau supérieur. 1-3-2) La composition chimique du noyau est déterminée à partir de l'analyse de météorites de type chondrites. • Le noyau est essentiellement constitué de fer. • Le noyau représente environ 25% de la masse de la Terre. 1-4) La structure interne de la Terre résulte de sa formation et de sa différenciation. 1-4-1) La Terre s'est formée par collision et accumulation de petits corps célestes : c'est l'accrétion. 1-4-2) La Terre s'est différenciée en enveloppes concentriques. • La fusion partielle des matériaux de la Terre primitive a permis la migration des éléments chimiques. • La gravité a entraîné leur répartition en fonction de leur masse atomique. • Ainsi, la masse volumique des enveloppes augmente avec la profondeur.