CHAPITRE 7 • La dynamique interne
appliquées, elles peuvent se déformer de manière permanente, tout doucement, à la
manière d’un fluide. Les défauts cristallins se propagent au niveau microscopique
et les minéraux peuvent changer de forme. Il faut que la température soit supérieure à 500 °C pour que cela commence à devenir réalisable à l'échelle des temps
géologiques. Un exemple bien connu de déformation visqueuse à l’état solide est
l’écoulement des glaciers. La glace qui est solide, se déforme lentement et s’écoule
comme un fluide dans la pente des montagnes (figure 7.12).
Figure 7.12
Photographie
nontront le résultat
de l’écoulement
d’un glacier.
Il est possible de mesurer en laboratoire la viscosité des roches, et certaines observations géologiques confirment ces valeurs, bien que les incertitudes restent
grandes. La viscosité des matériaux composant le manteau terrestre serait de l'ordre
de 1021 à 1023 Pa s. Pour comparaison, la viscosité de l’eau est de 0,(X) 1 Pa s, et
celle du miel est de 10 Pa s et celle de la glace à -10 °C est de 15 • 1012 Pa s. Le
manteau est donc très visqueux.
Pour simplifier, la viscosité //, qui est la résistance à l’écoulement, mesure le rapport
entre la contrainte appliquée cr (en Pa) et le taux de déformation e' (en s-1) : // =
oie'. En première approximation, le taux de déformation mesure le changement de
longueur par rapport à la longueur initiale, par unité de temps. La sismologie donne
une idée approximative des contraintes déplaçant les roches dans la Terre. Elles seraient de l’ordre de 107 Pa. Si on considère la valeur de 1O22 Pa s pour la viscosité
des roches, alors le taux de déformation serait de 10-15 • s-1. Ce taux de déformation
correspondrait à celui d’une plaque de 3 (XX) km se déformant à 10 cm an-1 :
longueur de la plaque * taux de déformation = 3- K)6 m x K)"15 = 3- 10 "9 m s 1
= 10 cm an-1.
2.3| Le phénomène de convection
Les roches se déforment et participent à l’advection de chaleur. Des forces sont
nécessaires pour réaliser cette déformation. La seule capable de le faire pour ces
matériaux est la gravité. La rotation de la Terre est inopérante pour des roches
si visqueuses. Les forces magnétiques sont très faibles puisque les matériaux
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appliquées, elles peuvent se déformer de manière permanente, tout doucement, à la
manière d’un fluide. Les défauts cristallins se propagent au niveau microscopique
et les minéraux peuvent changer de forme. Il faut que la température soit supérieure à 500 °C pour que cela commence à devenir réalisable à l'échelle des temps
géologiques. Un exemple bien connu de déformation visqueuse à l’état solide est
l’écoulement des glaciers. La glace qui est solide, se déforme lentement et s’écoule
comme un fluide dans la pente des montagnes (figure 7.12).
Figure 7.12
Photographie
nontront le résultat
de l’écoulement
d’un glacier.
Il est possible de mesurer en laboratoire la viscosité des roches, et certaines observations géologiques confirment ces valeurs, bien que les incertitudes restent
grandes. La viscosité des matériaux composant le manteau terrestre serait de l'ordre
de 1021 à 1023 Pa s. Pour comparaison, la viscosité de l’eau est de 0,(X) 1 Pa s, et
celle du miel est de 10 Pa s et celle de la glace à -10 °C est de 15 • 1012 Pa s. Le
manteau est donc très visqueux.
Pour simplifier, la viscosité //, qui est la résistance à l’écoulement, mesure le rapport
entre la contrainte appliquée cr (en Pa) et le taux de déformation e' (en s-1) : // =
oie'. En première approximation, le taux de déformation mesure le changement de
longueur par rapport à la longueur initiale, par unité de temps. La sismologie donne
une idée approximative des contraintes déplaçant les roches dans la Terre. Elles seraient de l’ordre de 107 Pa. Si on considère la valeur de 1O22 Pa s pour la viscosité
des roches, alors le taux de déformation serait de 10-15 • s-1. Ce taux de déformation
correspondrait à celui d’une plaque de 3 (XX) km se déformant à 10 cm an-1 :
longueur de la plaque * taux de déformation = 3- K)6 m x K)"15 = 3- 10 "9 m s 1
= 10 cm an-1.
2.3| Le phénomène de convection
Les roches se déforment et participent à l’advection de chaleur. Des forces sont
nécessaires pour réaliser cette déformation. La seule capable de le faire pour ces
matériaux est la gravité. La rotation de la Terre est inopérante pour des roches
si visqueuses. Les forces magnétiques sont très faibles puisque les matériaux
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