La Terre est une planète tellurique d’un rayon moyen de 6370 km. Elle est faite d’une succession de couches souterraines de densité croissant avec la profondeur. 

La première couche est la croûte (aussi appelée “écorce”). 

Il en existe deux types. La croûte continentale s’étend sur 30 à 100 km de profondeur. Elle contient du silicium et de l’aluminium en abondance. Sa densité moyenne varie entre 2,7 en surface et 3 en profondeur. La croûte océanique contient, quant à elle, principalement du silicium et du magnésium. Plus fine que la croûte continentale (env. 5 km d’épaisseur), elle est d’une densité plus élevée : 3.2 en moyenne. 

La couverture sédimentaire est une mince pellicule de sédiments produits et distribués à la surface de la croûte par les divers agents d’érosion (eau, vent, glace) et qui compte pour très peu en volume.

La seconde couche est le manteau. Il est lui-même constitué de 3 enveloppes : le manteau supérieur solide (650 km d’épaisseur, densité proche de 4), le manteau supérieur ductile (2800 km d’épaisseur, densité entre 4 et 4,4) et enfin, le manteau inférieur ductile voire liquide (2200 km d’épaisseur, densité entre 4,4 et 5,6). 

Le manteau est donc principalement ductile mais sous l’effet de la chaleur émanant du noyau, certaines zones sont liquides. Les roches chaudes et liquides tendent à remonter près de la surface tandis que les roches solides s’enfoncent en profondeur. Le manteau est donc animé de mouvements de convection. Ces mouvements engendrent des tensions dans la croûte solide, des tensions responsables de la tectonique des plaques, des séismes et du volcanisme, comme nous le verrons dans la suite.  

La plus grande partie du manteau est constituée d’une roche appelée péridotite, très riche en olivine (verte) et pyroxène (brun/noir). La température atteint les 1000°C.

Le troisième et dernier élément est le noyau.

Composé de fer et de nickel, il se compose lui aussi de plusieurs parties. Le noyau externe, essentiellement constitué de fer, atteint une température de 4000°C. Sa densité est comprise entre 9,9 et 12,2. Il est liquide et ses mouvements convectifs sont à l’origine de la formation du champ magnétique terrestre.

Le noyau interne, aussi appelé graine, serait solide car, bien que la température atteigne les 5500°, la pression est telle que l’état solide ne peut perdurer. La densité est aussi très élevée (12,8 à 13,1).  

Définition

On appelle lithosphère (étym. sphaira boule et lithos pierre), l’enveloppe rigide de la Terre. Elle est constituée de la croûte terrestre et du manteau supérieur. Elle se distingue de l’asthénosphère (étym. Asthenes sans résistance), enveloppe qui correspond au manteau supérieur ductile. 

Quelques précisions

  • Le croûte représente 2% du volume global de la planète; le manteau, 81% et le noyau, 17%. 
  • Les forages les plus profonds atteignent environ 10 km en dessous de la surface. Ils permettent d’étudier la croûte terrestre. Pour étudier les croûtes souterraines plus profondes, les scientifiques utilisent des méthodes d’imagerie sismique. Ces méthodes ont permis de mettre en évidence l’existence de surfaces de discontinuités et d’évaluer la densité des différentes couches internes. 

Les discontinuités

Il existe trois surfaces majeures de discontinuité, au niveau desquelles les caractéristiques physiques du milieu changent brutalement. La première discontinuité, dite discontinuité de Mohorovicic (Moho) est située entre la croûte terrestre et le manteau supérieur. Elle se traduit par un fort contraste de densité. La seconde, dite discontinuité de Lehman, est située entre le manteau inférieur et le noyau externe. La troisième, dite discontinuité de Gutenberg, marque la transition entre les noyaux externe et interne.

Exercice : Etablir le schéma de la structure interne de la Terre

Vous compléterez le schéma ci-dessous avec le nom des différentes couches souterraines et des surfaces de discontinuités. Vous mentionnerez également les différentes profondeurs et la densité des milieux.