La structure du globe terrestre : exercices corrigés de 1re

On lit la structure du globe de l'extérieur vers l'intérieur : la croûte en surface, puis le manteau, puis le noyau au centre.⁴

La croûte est la couche rigide de surface : elle est solide.

Le manteau est solide : ses roches gardent leur structure cristalline, même s'il est moins rigide que la croûte.⁵

Le noyau comprend un noyau externe liquide ; on précise donc que le noyau n'est pas entièrement solide.⁵

On identifie la donnée : 1 °C de plus par tranche de 25 m.⁵

On compte le nombre de tranches de 25 m dans 3 500 m : $3500 \div 25 = 140$.

Chaque tranche ajoute 1 °C, donc l'écart est de 140 °C.

Les mines, même les plus profondes (environ 3 500 m), ne font qu'effleurer l'écorce terrestre.⁵

Les forages permettent de confirmer la structure et la composition de la croûte, mais ils ne dépassent pas la croûte.⁵

Il est donc impossible d'atteindre directement le manteau ou le noyau par ces moyens.

C'est la sismologie, plutôt qu'une expédition humaine, qui a mis en évidence le noyau situé au centre de la Terre.⁴

Le gradient est de 1 °C pour 25 m.⁵

Nombre de tranches de 25 m dans 2 000 m : $2000 \div 25 = 80$, donc une hausse de 80 °C.

On ajoute la température de surface : $12 + 80 = 92$ °C.

Les ondes étudiées en tomographie sismique sont les ondes de volume, qui traversent le globe dans toutes les directions.⁵

Les ondes de surface sont celles qui causent les dégâts aux constructions humaines.⁵

Leur propagation reste cantonnée à la croûte : elles ne véhiculent donc aucune donnée sur ce qui se trouve plus bas.⁵

Seules les ondes de volume, qui voyagent dans le manteau et le noyau, peuvent donc porter une information sur ces couches.

Une onde PP reste dans le manteau, même après sa réflexion à la surface.⁵

Une onde PKP suit le trajet manteau, noyau externe, manteau.⁵

Cette onde a donc traversé le noyau externe, décrit comme liquide ; en analysant son passage, on obtient des informations sur cette couche.⁵

Le manteau n'est pas liquide : ses roches conservent leur structure cristalline.⁵

En profondeur, c'est la hausse de pression qui l'emporte sur celle de la température, ce qui maintient les roches à l'état solide.⁵

Sa viscosité est comparable à celle de la glace qui s'écoule dans les glaciers.⁵

Ce comportement visqueux permet des mouvements de convection.⁵

Une hausse de 1 000 °C correspond à 1 000 tranches de 25 m : $1000 \times 25 = 25000$ m.⁵

La mine citée atteint environ 3 500 m : $25000 \div 3500 \approx 7{,}1$.⁵

La profondeur de 25 000 m est donc plus de sept fois supérieure à celle des mines, qui n'effleurent que l'écorce.⁵

Une mesure faite dans la croûte superficielle ne garantit pas la même règle en profondeur : la sismologie a montré que le manteau est solide, et non fondu comme le laissait penser l'extrapolation, car la pression y maintient l'état solide.⁴⁵

Le magma proviendrait des profondeurs du manteau, près de la limite avec le noyau liquide.⁵

Ces volcans ne seraient pas liés aux plaques et ne suivraient pas leurs mouvements : ils seraient quasiment immobiles à la surface.⁵

Si la source reste presque fixe pendant que l'écorce se déplace au-dessus d'elle, chaque nouveau volcan apparaît à un endroit différent de l'écorce : cela donne une succession d'îles, donc un archipel.⁵

On relie ainsi un phénomène de surface à une origine très profonde, ce qui illustre le lien entre structure interne et dynamique du globe.