Sciences de la vie et de la Terre · 4e
La structure du globe terrestre : exercices corrigés de 4e
Publié le 12 novembre 2026 · Mis à jour le 12 novembre 2026 · Signaler une erreur
L'essentiel
- La Terre est formée de couches : la croûte en surface, puis le manteau, puis le noyau au centre 3.
- Le manteau est solide mais visqueux, ce qui permet des mouvements de convection 5.
- On ne peut pas aller voir l'intérieur : même les mines et forages les plus profonds restent dans la croûte 5.
- Ce sont les ondes sismiques de volume qui renseignent sur les couches profondes, pas les ondes de surface 5.
- Dans les mines, la température monte de 1 °C tous les 25 m environ 5.
Comment utiliser ces exercices
Ces exercices vont du plus simple au plus délicat. Essaie toujours de répondre sur une feuille avant d'ouvrir les indices, puis compare avec la correction, étape par étape.
Les exercices
Exercice 1 Remettre les couches dans l'ordre
Voici trois éléments du globe : le noyau, la croûte, le manteau.
- Range-les de la surface vers le centre de la Terre.
- Lequel de ces trois éléments est le plus proche de nous ?
Indice 1
Pense à la peau d'une orange : qu'est-ce qui est tout à l'extérieur ?
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La couche la plus externe est la croûte, sur laquelle nous vivons 3.
Sous la croûte se trouve le manteau 3.
Tout au centre se trouve le noyau 3.
Ordre demandé : croûte, manteau, noyau. Le plus proche de nous est la croûte.
Retiens l'ordre croûte, manteau, noyau : il sert de base à tous les exercices suivants.
Exercice 2 Le manteau est-il liquide ?
Un camarade affirme : « Sous la croûte, il y a une mer de roche fondue, donc le manteau est liquide. »
Corrige cette affirmation en expliquant dans quel état se trouve le manteau et ce que cela change pour son comportement.
Indice 1
Pense à la glace d'un glacier : elle est solide, pourtant elle s'écoule.
Indice 2
Souviens-toi du rôle de la pression en profondeur.
Voir la correction pas à pas
Le manteau est solide, et non liquide comme on l'a longtemps pensé 3.
Ses roches conservent leur structure cristalline 5.
En profondeur, la hausse de la pression pèse plus que celle de la température : cela maintient l'état solide 5.
Pourtant il est moins rigide que la croûte : sa viscosité ressemble à celle de la glace des glaciers, ce qui permet des mouvements de convection 5.
Correction de l'affirmation : le manteau n'est pas liquide ; il est solide et visqueux.
Le manteau est solide mais visqueux. Cette propriété explique qu'il puisse bouger lentement sans être fondu.
Exercice 3 La chaleur dans une mine
Dans une mine, on mesure une augmentation régulière de la température de 1 °C tous les 25 m de profondeur 5.
De combien de degrés la température augmente-t-elle entre la surface et une galerie située à 1 000 m de profondeur ?
Indice 1
Combien de tranches de 25 m y a-t-il dans 1 000 m ?
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Donnée : +1 °C pour 25 m.
Nombre de tranches de 25 m dans 1 000 m : .
Chaque tranche ajoute 1 °C, donc l'augmentation est de °C.
À 1 000 m de profondeur, la température est supérieure de 40 °C à celle de la surface.
Exercice 4 Au fond de la plus profonde mine
En 2002, la mine la plus profonde du monde, Tau Tona en Afrique du Sud, descendait à environ 3 500 m 5. On garde la même règle : 1 °C de plus tous les 25 m 5.
- De combien la température y dépasse-t-elle celle de la surface ?
- En surface il fait 15 °C (valeur choisie pour l'exercice). Quelle température prévoit-on au fond ?
Indice 1
Divise d'abord 3 500 par 25.
Indice 2
Ajoute ensuite la température de la surface.
Voir la correction pas à pas
Nombre de tranches de 25 m : .
Augmentation : °C.
Température au fond : °C.
Avec cette règle simplifiée, on obtient 155 °C. C'est une estimation, pas une mesure : en réalité, la hausse de température avec la profondeur change d'une région à l'autre. Le calcul montre quand même que la chaleur augmente avec la profondeur, même sans quitter la croûte.
Exercice 5 Aller voir, est-ce possible ?
Voici trois moyens d'étude : les mines, les forages, les ondes sismiques de volume.
- Lesquels ne permettent pas d'atteindre le manteau ?
- Quel moyen renseigne sur les couches profondes ?
- Explique pourquoi les ondes de surface ne conviennent pas.
Indice 1
Regarde jusqu'où descendent mines et forages.
Indice 2
Une onde de surface se propage où ?
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Même les mines les plus profondes ne font qu'effleurer la croûte 5.
Les forages confirment la structure de la croûte mais ne la dépassent pas 5.
Les ondes de volume traversent le globe dans toutes les directions : elles donnent des informations sur l'intérieur 5.
Les ondes de surface ne se propagent que dans la croûte et n'apprennent rien des couches profondes 5.
Réponses : 1) mines et forages ; 2) les ondes sismiques de volume ; 3) les ondes de surface restent dans la croûte.
Pour connaître l'intérieur, on n'y va pas : on écoute les ondes sismiques de volume. La sismologie a ainsi révélé le noyau 3.
Exercice 6 Lire le nom d'une onde
Les sismologues nomment les ondes d'après leur trajet. Une onde PP est une onde P qui rebondit à la surface du globe, reste dans le manteau, puis ressort en surface 5. Une onde PKP ressort après avoir traversé le noyau externe liquide, selon le trajet manteau, noyau externe, manteau 5.
- Laquelle de ces deux ondes traverse le noyau ?
- Écris le trajet de l'onde PKP sous forme de trois étapes.
- Que peut-on dire de l'état du noyau externe, d'après cet énoncé ?
Indice 1
La lettre K désigne le passage dans le noyau externe.
Indice 2
Relis le nom donné au noyau traversé.
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L'onde PP reste dans le manteau : elle ne traverse pas le noyau 5.
L'onde PKP traverse le noyau externe : c'est elle qui l'explore 5.
Trajet de PKP : manteau, puis noyau externe, puis manteau 5.
Le noyau externe traversé par PKP est liquide 5.
Le nom d'une onde se lit comme un itinéraire. Retiens : PP reste dans le manteau, PKP traverse le noyau externe liquide.
Exercice 7 Un volcan qui ne bouge pas
Des archipels comme Hawaï ou Tahiti sont expliqués par un volcanisme de « point chaud ». Ce magma proviendrait des profondeurs du manteau, près de la limite avec le noyau liquide, et le volcan serait quasiment immobile en surface alors que l'écorce bouge 5.
- D'où viendrait le magma d'un point chaud ?
- Pourquoi ce volcan ne suit-il pas les mouvements de la croûte ?
- Cite un autre archipel donné en exemple.
Indice 1
Relis la profondeur de l'origine du magma.
Indice 2
Un volcan lié à une plaque suit celle-ci. Et celui-ci ?
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Le magma viendrait des profondeurs du manteau, proche du noyau liquide 5.
Ce volcan ne serait pas lié aux plaques tectoniques : il reste quasiment immobile alors que l'écorce se déplace 5.
Hawaï est un exemple ; Tahiti en est un autre 5.
Un volcan de point chaud fait remonter en surface un magma venu du manteau profond. Retiens les exemples d'Hawaï et de Tahiti.
Les questions qu'on se pose
Pourquoi ne peut-on pas simplement creuser jusqu'au centre de la Terre ?
Sources
- La planète Terre, l'environnement et l'action humaine - Ressources d'accompagnement Éduscol, Éduscol. Consulté le 12 novembre 2026.
- La planète Terre - Approche des connaissances sur la structure interne active, Éduscol. Consulté le 12 novembre 2026.
- Les nouveaux voyageurs du centre de la Terre, CNRS. Consulté le 12 novembre 2026.
- Les mystères de la couche D'' - INSU CNRS, CNRS. Consulté le 12 novembre 2026.
- Structure interne de la Terre, Wikipédia. Consulté le 12 novembre 2026.
- Globe de la bibliothèque de Lyon, Wikipédia. Consulté le 12 novembre 2026.
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