CHAPITRES • Sismologie et structure du globe
■ Représentation de
l’intérieur de la Terre
au XIXe siècle (croûte
solide, couche fluide
et noyau solide).
■ Timbre russe de
1987àl’ejfigie du bâtiment principal et du forage sur le site de Kola,
le plus profond jamais
réalisé (12 262 m).
de l’époque sur l’isostasie et la stratigraphie pour proposer une structure stratifiée
avec un intérieur fondu. Il fallait que l’intérieur puisse se déformer pour produire
un équilibre isostatique, et l’observation d’une augmentation de la température avec
la profondeur, dans les mines, semblait cohérente avec la fusion des matériaux.
Les progrès de la thermodynamique ont permis de montrer que l’augmentation
de pression s’oppose à la fusion pour les solides classiques. Certains scientifiques
ont réalisé des calculs pour relier l’importance des marées à la structure interne du
globe. Pour expliquer les observations, l’intérieur de la Terre ne pouvait pas être
complètement fondu. Au début du xxe siècle, ce même type d’approche a permis
de raffiner la structure interne de la planète : les scientifiques montrent qu’il existe
un noyau fluide sous le manteau rocheux. Puis la sismologie a fait le reste.
1.2| Des forages aux méthodes d’imagerie
Les géologues ont mis en œuvre des moyens d’observer directement les profondeurs
de la Terre. La plus directe et brutale est de réaliser un forage, de percer le sol aussi
loin que possible. La pression est un facteur limitant car elle augmente lorsque l’on
creuse, rigidifiant les roches et comprimant le matériel. Il est donc de plus en plus
difficile de forer profondément et de forer à la verticale. Le forage le plus profond
de l’histoire est russe, situé dans la péninsule de Kola. Après 19 ans d’efforts, il est
stoppé à 12 262 mètres en 1989. Depuis, aucun autre sondage n’a réussi à dépasser
cet exploit. Un forage profond à Hawaï a pu atteindre 3 250 mètres. Le forage de
Kola a apporté des surprises, par exemple en montrant qu’une grande quantité de
fluides circule dans la croûte profonde, ou bien que la température y est bien plus
élevée que ce qui était attendu (180 °C au lieu de 100 °C).
Pour trouver des roches plus profondes, les scientifiques peuvent aussi se servir des
« ascenseurs » géologiques. En effet, les mouvements internes de la planète ont
porté en surface des roches ayant préservé des reliques des profondeurs. Le plus
célèbre de ces ascenseurs est la kimberlite.
Définitions
Une kimberlite est une roche magmatique très riche en éléments volatils issue du refroidissement en surface d’une lave formée à plus de 150 km sous nos pas et qui contient des diamants.
Il existe des kimberlites sur tous les continents mais elles restent rares.
Les diamants sont censés se déstabiliser en se décomprimant à haute température
(métamorphisme). Pour qu’ils n'aient pas le temps de se changer en graphite, il faut
que le magma les entraîne vers la surface à des vitesses supérieures à 10 m s-1.
Les diamants encapsulent en leurs cœurs des inclusions minérales formées à des
profondeurs encore plus importantes que celle des magmas kimberlitiques. Ces
inclusions sont les morceaux de roches les plus profonds auxquels les scientifiques
ont accès. Récemment, on a identifié un minéral de ringwoodite qui serait abondant
entre 525 et 660 km de profondeur (figure 5.2). Celui-ci était très riche en eau. Un
cristal de pérovskite calcique (voir chapitre 5) vient lui aussi d’être découvert et
proviendrait de plus de 660 km sous nos pas. Ce serait le minéral le plus profond
dont on disposerait à la surface de la Terre.
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■ Représentation de
l’intérieur de la Terre
au XIXe siècle (croûte
solide, couche fluide
et noyau solide).
■ Timbre russe de
1987àl’ejfigie du bâtiment principal et du forage sur le site de Kola,
le plus profond jamais
réalisé (12 262 m).
de l’époque sur l’isostasie et la stratigraphie pour proposer une structure stratifiée
avec un intérieur fondu. Il fallait que l’intérieur puisse se déformer pour produire
un équilibre isostatique, et l’observation d’une augmentation de la température avec
la profondeur, dans les mines, semblait cohérente avec la fusion des matériaux.
Les progrès de la thermodynamique ont permis de montrer que l’augmentation
de pression s’oppose à la fusion pour les solides classiques. Certains scientifiques
ont réalisé des calculs pour relier l’importance des marées à la structure interne du
globe. Pour expliquer les observations, l’intérieur de la Terre ne pouvait pas être
complètement fondu. Au début du xxe siècle, ce même type d’approche a permis
de raffiner la structure interne de la planète : les scientifiques montrent qu’il existe
un noyau fluide sous le manteau rocheux. Puis la sismologie a fait le reste.
1.2| Des forages aux méthodes d’imagerie
Les géologues ont mis en œuvre des moyens d’observer directement les profondeurs
de la Terre. La plus directe et brutale est de réaliser un forage, de percer le sol aussi
loin que possible. La pression est un facteur limitant car elle augmente lorsque l’on
creuse, rigidifiant les roches et comprimant le matériel. Il est donc de plus en plus
difficile de forer profondément et de forer à la verticale. Le forage le plus profond
de l’histoire est russe, situé dans la péninsule de Kola. Après 19 ans d’efforts, il est
stoppé à 12 262 mètres en 1989. Depuis, aucun autre sondage n’a réussi à dépasser
cet exploit. Un forage profond à Hawaï a pu atteindre 3 250 mètres. Le forage de
Kola a apporté des surprises, par exemple en montrant qu’une grande quantité de
fluides circule dans la croûte profonde, ou bien que la température y est bien plus
élevée que ce qui était attendu (180 °C au lieu de 100 °C).
Pour trouver des roches plus profondes, les scientifiques peuvent aussi se servir des
« ascenseurs » géologiques. En effet, les mouvements internes de la planète ont
porté en surface des roches ayant préservé des reliques des profondeurs. Le plus
célèbre de ces ascenseurs est la kimberlite.
Définitions
Une kimberlite est une roche magmatique très riche en éléments volatils issue du refroidissement en surface d’une lave formée à plus de 150 km sous nos pas et qui contient des diamants.
Il existe des kimberlites sur tous les continents mais elles restent rares.
Les diamants sont censés se déstabiliser en se décomprimant à haute température
(métamorphisme). Pour qu’ils n'aient pas le temps de se changer en graphite, il faut
que le magma les entraîne vers la surface à des vitesses supérieures à 10 m s-1.
Les diamants encapsulent en leurs cœurs des inclusions minérales formées à des
profondeurs encore plus importantes que celle des magmas kimberlitiques. Ces
inclusions sont les morceaux de roches les plus profonds auxquels les scientifiques
ont accès. Récemment, on a identifié un minéral de ringwoodite qui serait abondant
entre 525 et 660 km de profondeur (figure 5.2). Celui-ci était très riche en eau. Un
cristal de pérovskite calcique (voir chapitre 5) vient lui aussi d’être découvert et
proviendrait de plus de 660 km sous nos pas. Ce serait le minéral le plus profond
dont on disposerait à la surface de la Terre.
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