Introduction
La Terre, notre planète, est constituée de plusieurs couches distinctes, chacune ayant des propriétés et une composition uniques. Parmi ces couches, la croûte terrestre, ou écorce terrestre, est la plus superficielle et solide. Cet article explore en détail la définition de l'ancienne croûte terrestre, sa composition, sa structure et son évolution à travers le temps.
Définition de la Croûte Terrestre
La croûte terrestre est la partie superficielle et solide de la Terre. Elle est en équilibre isostatique sur l'asthénosphère ductile. On distingue deux types principaux de croûte : la croûte continentale, principalement granitoïdique, et la croûte océanique, essentiellement basaltique.
Composition Chimique de la Croûte
La majorité des roches constituant la croûte terrestre sont des silicates, décrits par leur composition en oxydes. L'oxygène est l'élément chimique le plus abondant. Frank Wigglesworth Clarke a calculé que 47 % de la croûte terrestre est faite d'oxygène, présent principalement sous forme d'oxydes de silicium, d'aluminium, de fer, de calcium, de magnésium, de potassium et de sodium. Le dioxyde de silicium est le constituant majeur de la croûte sous forme de silicates, les minéraux les plus communs des roches magmatiques et métamorphiques.
Selon le modèle géochimique de Victor Goldschmidt, la croûte terrestre est enrichie en éléments lithophiles (formant des oxydes solides et peu denses) mais appauvrie en éléments sidérophiles (de densité élevée, entraînés vers le noyau) et en atmophiles (trop volatils). L'écorce terrestre est principalement constituée de silicates, de carbonates, d'oxydes et d'hydroxydes métalliques.
Croûte Continentale
La croûte continentale forme essentiellement les continents, mais certaines parties peuvent être immergées sous des mers ou des océans, comme la plate-forme continentale. Son épaisseur varie de 15 à 80 km, avec une moyenne de 30 km. Elle a une composition moyenne de roche granitique à dioritique (dite intermédiaire), de densité 2,7 à 2,8. La majeure partie est probablement constituée de gneiss. Les plus anciennes roches trouvées provenant de la croûte continentale datent de 4,031 milliards d'années (gneiss d'Acasta) et peut-être 4,280 milliards d'années (Nuvvuagittuq Greenstone Belt).
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Croûte Océanique
La croûte océanique forme essentiellement le fond des océans. Elle est beaucoup plus fine (5 à 7 km en général). On pensait autrefois que la croûte terrestre était essentiellement granitique et on la nommait « sial » (silicium-aluminium), par opposition au manteau que l'on nommait « sima » (silicium-magnésium). Les plus anciennes roches de la croûte océanique datent rarement de plus de 200 millions d'années, car au-delà, la croûte devient plus dense par refroidissement et s'enfonce dans le manteau (subduction). Quelques rares portions de croûte océanique sont en place depuis plus longtemps.
Structure Interne de la Terre
Pour bien comprendre la croûte terrestre, il est essentiel de connaître la structure interne de la Terre :
- Noyau interne : Une boule solide, essentiellement métallique (alliages de fer et de nickel). La pression y est de 3,5 millions de bars et la température supérieure à 6 000 °C.
- Noyau externe : Liquide, principalement composé de fer, avec des éléments légers comme le soufre, l'oxygène, le silicium et le carbone. Les mouvements de convection dans ce noyau sont à l'origine du champ magnétique terrestre.
- Manteau inférieur : Solide, mais capable de mouvements lents de convection.
- Manteau supérieur : Moins visqueux et plus ductile que le manteau inférieur.
- Lithosphère : Constituée de la croûte et d'une partie du manteau supérieur. Elle est subdivisée en plaques tectoniques.
- Asthénosphère: Couche ductile sous la lithosphère, permettant le mouvement des plaques tectoniques.
Ces couches sont délimitées par des discontinuités, repérables grâce à la sismologie. La discontinuité de Mohorovičić (MOHO) marque la limite entre la croûte et le manteau supérieur.
Dynamique de la Croûte Terrestre
Les mouvements des plaques lithosphériques sont la cause principale des grandes modifications structurales, le diastrophisme, affectant la croûte terrestre. Une majorité des séismes et une large partie du volcanisme sont des marqueurs de cette activité particulière de la planète Terre, résultant de la convection de la partie supérieure du manteau terrestre.
Tectonique des Plaques
La lithosphère est divisée en plaques tectoniques qui se déplacent sur l'asthénosphère. Ces mouvements peuvent provoquer :
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- Zones de subduction : Une plaque s’enfonce dans le manteau.
- Volcanisme de point chaud : Magma provenant des profondeurs du manteau.
- Diastrophisme : Grandes modifications structurales de la croûte terrestre.
Exploration des Profondeurs Terrestres
La connaissance du contenu profond du globe ne se limite pas à l'exploration humaine. Des programmes de forage profond comme KTB en Allemagne et SG-3 dans la péninsule de Kola ont permis d'atteindre des profondeurs considérables. Le forage SG-3 a atteint 12 600 mètres, où une température de 212 °C a été mesurée.
Plusieurs projets de forage océanique ont également vu le jour, comme MOHOLE, DSP, ODP et IODP.
Utilisation des Ondes Sismiques
L'étude des ondes sismiques permet de déterminer la position du foyer d'un séisme et d'analyser les propriétés des matériaux traversés. Les ondes P et S se propagent à travers le globe et sont soumises à la réfraction et à la réflexion. L'analyse de ces ondes permet de cartographier les discontinuités géologiques et de comprendre la structure interne de la Terre.
Champ Magnétique Terrestre
Sous l'effet de sa rotation et des mouvements internes des métaux en fusion de son noyau, la Terre se comporte comme une dynamo, dont résulte un champ magnétique. Ce champ varie dans le temps et s'est même inversé des centaines de fois.
Chaleur Interne de la Terre
La chaleur interne de la Terre est produite par la radioactivité naturelle des roches par désintégration de l'uranium, du thorium et du potassium. L'étude des géoneutrinos issus de ces désintégrations permet d'obtenir des informations sur la chaleur générée à l'intérieur de la Terre.
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Formation de la Terre et de sa Croûte
La constitution de la Terre se comprend en remontant à sa formation par accrétion de planétésimaux, dont les météorites primitives, ou chondrites, constituent la mémoire. Les éléments indispensables sont le fer, le nickel et les silicates. Certaines chondrites contiennent un mélange de fer métallique et d'oxyde de fer, ainsi qu'une grande quantité de carbone. D'autres contiennent du fer métallique et de l'enstatite, un silicate de magnésium.
Histoire des Théories sur la Constitution de la Terre
Depuis l’Antiquité, beaucoup ont tenté d'expliquer la constitution interne de notre globe :
- Aristote : La Terre est constituée de terre et de roche entourée d’eau puis d’air, une couche de feu et les astres.
- René Descartes : La Terre est un ancien soleil avec un noyau solaire, des couches de roche, d'eau et d'air, et une croûte extérieure brisée.
- XVIIe et XVIIIe siècles : Diverses hypothèses sur une Terre issue d'une comète ou composée d'un mélange fluide.
- Edmund Halley : Une Terre creuse à plusieurs coques concentriques et noyau aimanté.
- XIXe siècle : Mesure de l’augmentation de la température avec la profondeur, suggérant un centre en fusion.
Au XXe siècle, Andrija Mohorovičić met en évidence l'interface entre la croûte et le manteau, et Inge Lehmann découvre la graine (noyau interne).
Recherche Actuelle
La recherche actuelle s'intéresse à une meilleure connaissance du « très profond ». En particulier, la nature et les propriétés exactes de la graine terrestre, comme sa température.
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