dans la section précédente, nous avons appris que les matériaux de la Terre primitive étaient triés par le processus de différenciation, avec des matériaux plus denses comme le fer et le nickel coulant au centre, et des matériaux plus légers (oxygène, silicium, magnésium) restant près de la surface. En conséquence, la Terre est composée de couches de composition différente et de densité croissante à mesure que vous vous déplacez de la surface vers le centre (Figure 3.2.1).
la vue traditionnelle basée sur la composition chimique reconnaît quatre couches distinctes:
Le noyau interne se trouve au centre de la Terre et a une épaisseur d’environ 1200 km. Il est composé principalement d’alliages de fer et de nickel, avec environ 10% d’oxygène, de soufre ou d’hydrogène. La température dans le noyau interne est d’environ 6000 oC (10 800 oF), ce qui correspond à peu près à la température de la surface du soleil (la section 3.1 explique les sources de cette chaleur intense)., Malgré la température élevée qui devrait faire fondre ces métaux, la pression extrême (littéralement du poids du monde) maintient le noyau interne dans la phase solide. Les métaux solides rendent également le noyau interne très dense, à environ 17 g / cm3, donnant au noyau interne environ un tiers de la masse totale de la Terre.
le noyau externe se trouve à l’extérieur du noyau interne. Il a la même composition que le noyau interne, mais il existe comme un fluide, plutôt que d’un solide. La température est 4000-6000 oC, et les métaux restent à l’état liquide, parce que la pression n’est pas aussi grande que dans le noyau interne., C’est le mouvement du fer fluide dans le noyau externe qui crée le champ magnétique terrestre (voir rubrique 4.2). Le noyau externe a une épaisseur de 2300 km et une densité de 12 g/cm3.
le manteau s’étend du noyau externe à un peu sous la surface de la Terre. Il a une épaisseur de 2900 km et contient environ 80% du volume de la Terre. Le manteau est constitué de silicates de fer et de magnésium et d’oxydes de magnésium, il est donc plus similaire aux roches de la surface de la Terre qu’aux matériaux du noyau. Le manteau a une densité de 4,5 g / cm3 et des températures comprises entre 1000 et 1500 oC., La couche supérieure du manteau est plus rigide, tandis que les régions plus profondes sont fluides, et c’est le mouvement des matériaux fluides dans le manteau qui est responsable de la tectonique des plaques (voir rubrique 4.3). Le Magma qui remonte à la surface à travers les volcans provient du manteau.
la couche la plus externe est la croûte, qui forme la surface solide et rocheuse de la Terre. La croûte a une épaisseur moyenne de 15 à 20 km, mais à certains endroits, comme sous les montagnes, elle peut atteindre des épaisseurs allant jusqu’à 100 km. Il existe deux principaux types de croûte; la croûte continentale et la croûte océanique qui diffèrent de plusieurs façons., La croûte continentale est plus épaisse que la croûte océanique, avec une épaisseur moyenne de 20 à 70 km, contre 5 à 10 km pour la croûte océanique. La croûte continentale est moins dense que la croûte océanique (2,7 g/cm3 contre 3 g/cm3), et elle est beaucoup plus ancienne. Les roches les plus anciennes de la croûte continentale ont environ 4,4 milliards d’années, tandis que la plus ancienne croûte océanique ne remonte qu’à environ 180 millions d’années. Enfin, les deux types de croûte diffèrent dans leur composition. La croûte continentale est faite en grande partie de granit., En effet, les magmas souterrains ou de surface peuvent refroidir lentement, ce qui laisse le temps aux structures cristallines de se former avant que les roches ne se solidifient, ce qui conduit au granit. La croûte océanique est principalement composée de basaltes. Les basaltes se forment également à partir de magmas de refroidissement, mais ils refroidissent en présence d’eau, ce qui les rend beaucoup plus rapides et ne laisse pas le temps aux cristaux de se former.
en fonction des caractéristiques physiques, nous pouvons également diviser les couches les plus externes de la Terre en lithosphère et asthénosphère. La lithosphère se compose de la croûte et du froid, rigide, externe 80-100 km du manteau., La croûte et le manteau externe se déplacent ensemble comme une unité, de sorte qu’ils sont combinés ensemble dans la lithosphère. L’asthénosphère se trouve sous la lithosphère, d’environ 100-200 km à environ 670 km de profondeur. Il comprend la région plus” plastique » plus douce du manteau, où des mouvements fluides peuvent se produire. La lithosphère solide flotte ainsi sur l’asthénosphère fluide.
Isostase
pour aider à expliquer comment la lithosphère flotte sur l’asthénosphère, nous devons examiner le concept d’isostasie. Isostasy fait référence à la façon dont un solide flottera sur un fluide., La relation entre la croûte et le manteau est illustrée à la Figure 3.2.2. À droite, un exemple de relation non isostatique entre un radeau et du béton solide. Il est possible de charger le radeau avec beaucoup de gens, et il ne coulera toujours pas dans le béton. Sur la gauche, la relation est isostatique entre deux radeaux différents et une piscine pleine de beurre de cacahuète. Avec une seule personne à bord, le radeau flotte haut dans le beurre de cacahuète, mais avec trois personnes, il coule dangereusement bas., Nous utilisons ici du beurre de cacahuète, plutôt que de l’eau, car sa viscosité représente plus étroitement la relation entre la croûte et le manteau. Bien qu’il ait à peu près la même densité que l’eau, le beurre d’arachide est beaucoup plus visqueux (rigide), et donc bien que le radeau de trois personnes s’enfonce dans le beurre d’arachide, il le fera assez lentement.
La relation de la croûte terrestre, le manteau est semblable à la relation de la radeaux pour le beurre d’arachide. Le radeau avec une personne sur elle flotte confortablement élevé. Même avec trois personnes dessus, le radeau est moins dense que le beurre de cacahuète, donc il flotte, mais il flotte inconfortablement bas pour ces trois personnes. La croûte, avec une densité moyenne d’environ 2,6 grammes par centimètre cube (g/cm3), est moins dense que le manteau (densité moyenne d’environ 3.,4 g / cm3 près de la surface, mais plus que cela en profondeur), et donc il flotte sur le manteau « plastique”. Lorsque plus de poids est ajouté à la croûte, par le processus de construction de la montagne, il s’enfonce lentement plus profondément dans le manteau et le matériau du manteau qui s’y trouvait est mis de côté (Figure 3.2.3, à gauche). Lorsque ce poids est enlevé par l’érosion sur des dizaines de millions d’années, la croûte rebondit et la roche du manteau refoule (Figure 3.2.3, à droite).
La croûte et le manteau de répondre de façon similaire à la glaciation. D’épaisses accumulations de glace ajouter du poids à la croûte et le manteau sous est comprimée sur les côtés, la croûte s’apaise. Lorsque la glace finit par fondre, la croûte et le manteau rebondiront lentement, mais le rebond complet prendra probablement plus de 10 000 ans., Une grande partie du Canada continue de rebondir en raison de la perte de glace glaciaire au cours des 12 000 dernières années, et comme le montre la Figure 3.2.4, d’autres régions du monde connaissent également un rebond isostatique. Le taux de soulèvement le plus élevé se situe dans une vaste zone à l’ouest de la baie D’Hudson, où la calotte glaciaire Laurentide était la plus épaisse (plus de 3 000 m). La glace a finalement quitté cette région il y a environ 8 000 ans, et la croûte rebondit actuellement à un rythme de près de 2 cm/an.
étant donné que la croûte continentale est plus épaisse que la croûte océanique, elle flottera plus haut et s’étendra plus profondément dans le manteau que la croûte océanique. La croûte est la plus épaisse là où il y a des montagnes, donc le Moho sera plus profond sous les montagnes que sous la croûte océanique. Comme la croûte océanique est également plus dense que la croûte continentale, elle flotte plus bas sur le manteau., Étant donné que la croûte océanique est plus basse que la croûte continentale et que l’eau descend pour atteindre le point le plus bas, cela explique pourquoi l’eau s’est accumulée sur la croûte océanique pour former les océans.
*” physical Geology » de Steven Earle utilisé sous une licence internationale CC-BY 4.0., Télécharger ce livre gratuitement http://open.bccampus.ca