Juliette MELOU, Hermine TERSONNIER

PROCESSUS NATURELS

Question:           Les différentes couches terrestres vues par la séismologie ? 

Question:           Quelles sont les caractéristiques des différentes couches de la Terre ainsi que celles de leurs interfaces?

Discontinuité sismique de la Terre :

Au sein de la Terre, une discontinuité est une surface où l'on observe des modifications brutales de la vitesse de propagation des ondes sismiques, une discontinuité marque un changement de l’impédance acoustique (cela modifie la résistance qu'un milieu oppose à sa mise en mouvement lorsqu'il est traversé par une onde acoustique, (Z=pression acoustique/vitesse de déplacement locale dans un milieu). donc un changement de milieu. Ces discontinuités qui marquent le passage d'une couche de la Terre à une autre sont de nature très différente : changement de composition chimique, changements de phases, changements d’état. Les discontinuités de Mohorovicic, de Gutenberg et de Lehmann sont dessurface de séparation majeures. il en existe d’autres, de moindre importance au plan de la sismique, telles que la LVZ (zone de moindre vitesse) et la Zone de Transition (TZ) entre manteau supérieur et manteau inférieur.

A.               Mohorovicic :

Limite entre la croûte terrestre et le manteau supérieur de la Terre, le Moho a une profondeur qui varie selon qu’il se situe sous de la croûte océanique d’épaisseur ne dépassant pas 8 à 10 km, ou continentale d’une épaisseur moyenne de30 km, mais pouvant dépasser 70 km sous les montagnes jeunes.

Cette discontinuité a été détectée pour la première fois en Croatie en 1909 par Andrija Mohorovičić, qui lui donna son nom. Elle est mise en évidence par une accélération brutale des ondes sismiques, les ondes primaires passant de 7 à 8 km/s.

Cette accélération s'explique par un changement du milieu de propagation (en particulier la densité et la minéralogie changent), qui implique aussi une réfraction, la croûte étant constituée majoritairement de basaltes (O, Si, Mg, Fe,  Al, Ca) si elle est océanique ou de granites (O, Si, Al, K, Na) si elle est continentale, alors que le manteau est fait de péridotite (O, Si, Mg). C'est donc une discontinuité d’abord physique (minéralogie) mais en second lieu chimique.

 B.               Gutenberg :

La présence d’un noyau fut mise en évidence en 1906 par Oldham qui  observa quela la région 120-130° les ondes sismiques arrivaient avec un retard important (environ 10 mn). Il fallait donc qu’il existât un cœur à faible vitesse dans la Terre. Il propose alors un modèle de Terre avec un noyau central qu’il situe à 2550km de profondeur (valeur qui sera rapidement modifiée par Gutemberg (1912). Elle se situe à environ 2900 km de profondeur.

La discontinuité de Gutenberg représente donc la discontinuité majeure de la Terre. Elle sépare un manteau solide à composition de silicate (O, Si, Mg) d’un noyau liquide ayant une composition d’alliage Fe-Ni. La chute de vitesse est importante à cause du changement d’état, et le saut de densité considérable.

Plus encore que les autres couches limites entre zones convectives dans la Terre, la discontinuité de Gutemberg représente un énorme saut de La température, qui passe de 2200 °C à 3450 °C.

http://umet.univ-lille1.fr/Mineraux/montrer-image.php?lang=en&img=/Mineraux/Ressources/PREM.jpg&legend=The%20PREM%20model%20and%20the%20Earth%20internal%20structure:%20seismic%20velocities%20and%20density%20vs.%20depth%20%28in%20French%29%20%C2%A9%20J.%20Amodeo

C.                Lehman :

La discontinuité de Lehmann désigne la discontinuité entre le noyau externe liquide et la graine solide. Elle est essentiellement physique (changement d’état d’un alliage Fe, Ni). Le changement de composition entre le noyau et la graine n’est pas un facteur marquant dans les différences de vitesse des ondes. Par contre seule la graine peut transmettre des ondes S.

La discontinuité se situe à environ 5155 km de profondeur. On détecte des "anomalies" à l'aide d'ondes P de faible amplitude : elles sont incompatibles avec l'hypothèse d'une graine homogène.