Des enveloppes concentriques de compositions et de comportements mécaniques différents        

Le modèle de la structure du globe établi  par la sismologie

L’étude de la propagation des ondes sismiques à l’intérieur du globe montre qu’il n’est pas structuré de façon homogène, mais constitué de plusieurs enveloppes con­centriques séparées par des discontinuités ; de l’extérieur vers l’intérieur, on recense ainsi dans le cadre du modèle PREM à symétrie sphérique :

• La croûte ou écorce terrestre, limitée à sa base par la discontinuité de Mohorovicic située vers 6 à 35 km de profondeur en moyenne suivant la nature de la croûte.

•  Le manteau terrestre, entre 6 ou 35 km en moyenne pour sa limite supérieure et 2 900 km de profondeur, est limité à sa base par la discontinuité de Gutenberg.

• Le noyau externe, entre 2 900 et 5 100 km de profondeur, limité à sa base par la discontinuité de Lehman. Cette enveloppe est la seule à présenter un comporte­ment fluide puisque les ondes sismiques de cisaillement S ne la traversent pas.

• Le noyau interne ou « graine » , solide , qui constitue le centre de la Terre.

   

La sismologie a aussi permis de caractériser une autre discontinuité majeure : la zone à faible vitesse sismique (LVZ = Low Velocity Zone), limite entre 2 enveloppes :

• la lithosphère, globalement rigide, et découpée en plaques dites lithosphériques, 

• l’asthénosphère, beaucoup plus ductile, entre 100 et 200 km de profondeur.

La composition des différentes enveloppes du globe

• La croûte continentale est constituée essentiellement de granites et de roches métamorphiques silicatées lui conférant une chimie alumino-silicatée à tendance alcaline prononcée.

• La croûte océanique est constituée de basaltes et de gabbros qui lui donnent une chimie silicatée fortement ferro-magnésienne.

• Le manteau : alors que les matériaux de l’écorce terrestre sont accessibles à l’observation, ceux du manteau sont plus délicats à observer. Cependant quelques contextes structu­raux ou la remontée des laves peuvent nous aider dans cette démarche : la roche du manteau est la péridotite, constituée d’olivine, de pyroxènes (minéraux silicatés ferro-magnésiens) et de quelques minéraux alumineux (feldspaths ou grenat suivant les cas). Tout ceci fait du manteau une enveloppe un peu moins silicatée et beaucoup plus ferro-magnésienne que les croûtes.

• Alors que la pétrographie du manteau semble globalement péridotitique, il existe des données sismologiques et des travaux de laboratoire qui permettent de préciser un modèle minéralogique pour cette enveloppe : des transitions de modification paraissent affecter les péridotites du manteau à différentes profondeurs (450, 670 km) et ainsi rendre compte de certaines anomalies présentes dans le profil de vitesse du modèle PREM *.

• Le noyau : les matériaux du noyau demeu­rent inaccessibles. La prise en compte de certains paramètres physico-chimiques et l’étude des météorites (chondrites, achondrites et météorites ferreuses) ont cependant permis de proposer un modèle chimique pour cette enveloppe qui serait riche en fer et en nickel.

* PREM : Preliminary Reference Earth Model