Savais-tu que des tremblements de terre se produisent partout dans le monde, en permanence ? La plupart sont minuscules, mesurant moins de 3 sur l'échelle logarithmique de Richter. Ces séismes sont appelés micro-séismes. Ils sont rarement perçus par l'homme et ne sont donc souvent détectés que par les sismographes locaux. Cependant, certains tremblements de terre peuvent être puissants et dangereux. Les tremblements de terre majeurs peuvent entraîner des secousses du sol, la liquéfaction du sol et la destruction de bâtiments et de routes.
L'activité tectonique, comme les séismes et les tsunamis, est déterminée par la lithosphère. La lithosphère est l'une des cinq « sphères » qui façonnent notre planète. Comment la lithosphère provoque-t-elle les tremblements de terre ? Continue à lire cette explication pour le découvrir...
La plaque lithosphérique
Pour comprendre ce qu'est la lithosphère, il faut d'abord connaître la structure de la Terre.
La structure de la Terre
La Terre est constituée de quatre couches : la croûte, le manteau, le noyau externe et le noyau interne.
La croûte est la couche la plus externe de la Terre. Elle est constituée de roches solides d'une épaisseur variable (entre 5 et 70 kilomètres). Cela peut sembler énorme, mais d'un point de vue géologique, c'est très peu épais. La croûte est divisée en plaques tectoniques.
Sous la croûte se trouve le manteau, qui a une épaisseur de près de 3 000 kilomètres ! Il est constitué de roches chaudes et semi-fondues.
Sous le manteau se trouve le noyau externe, la seule couche liquide de la Terre. Il est composé de fer et de nickel, et est responsable du champ magnétique de la planète.
Il arrive que le champ magnétique de la Terre soit perturbé. C'est ce qu'on appelle une anomalie magnétique. Les anomalies magnétiques résultent de la fossilisation du champ magnétique par les basaltes de la croûte océanique.
Au centre de la Terre se trouve le noyau interne, composé principalement de fer. C'est vraiment le point chaud de la Terre. Bien qu'il soit à 5 200 °C (bien au-dessus du point de fusion du fer), l'énorme pression empêche le noyau interne de devenir liquide. Voir la Figure 1 ci-dessous qui illustre la structure de la Terre.
Fig. 1 - La structure de la Terre.
Qu'est-ce que la lithosphère ?
Maintenant que tu connais les différentes couches de la Terre, il est temps de découvrir ce qu'est la lithosphère.
La lithosphère est la couche externe solide de la Terre.
La lithosphère est composée de la croûte et de la partie supérieure du manteau.
Le terme « lithosphère » vient du mot grec litho, qui signifie « pierre », et du mot « sphère » qui décrit la forme de la Terre !
Cinq « sphères » façonnent notre planète. La biosphère comprend tous les organismes vivants de la Terre, des bactéries microscopiques aux baleines bleues. La cryosphère constitue les régions gelées de la Terre — pas seulement la glace, mais aussi le sol gelé. Quant à l'hydrosphère, elle abrite l'eau liquide de la Terre. Cette sphère comprend les rivières, les lacs, les océans, la pluie, la neige et même les nuages. La sphère suivante est l'atmosphère — l'air qui entoure la Terre. La dernière sphère est la lithosphère !
Tu as peut-être déjà rencontré le terme « géosphère ». Ne t'inquiète pas, c'est juste un autre mot pour désigner la lithosphère. La géodésie est l'étude de la forme de la Terre.
La lithosphère interagit avec d'autres sphères pour maintenir la Terre telle que nous la connaissons. Par exemple :
- la lithosphère fournit des habitats aux plantes et aux microbes du sol ;
- les rivières et les glaciers érodent la lithosphère ;
- les éruptions volcaniques affectent la composition de l'atmosphère.
Ces cinq systèmes fonctionnent ensemble comme moteurs des courants océaniques, de la biodiversité, des écosystèmes et de notre climat.
Quelle est l'épaisseur de la lithosphère en kilomètres ?
L'épaisseur de la lithosphère varie en fonction du type de croûte qui la recouvre. Il existe deux types de croûte : continentale et océanique.
Les principales différences entre les deux types de croûte sont résumées dans le tableau ci-dessous.
Propriété | Croûte continentale | Croûte océanique |
Épaisseur | 30 à 70 km | 5 à 12 km |
Densité | 2,7 g/cm3 | 3,0 g/cm3 |
Composition minérale primaire | Silice et aluminium | Silice et magnésium |
Âge | Plus ancienne | Plus récente |
La croûte océanique est recyclée, elle restera donc toujours géologiquement plus jeune que la croûte continentale.
La silice est un autre terme pour désigner le quartz, un composé chimique constitué de silicium et d'oxygène.
Comme le montre le tableau, la croûte continentale est nettement plus épaisse que son homologue océanique. Par conséquent, la lithosphère continentale est également plus épaisse. Elle a une épaisseur moyenne de 150 à 200 km, alors que la lithosphère océanique est beaucoup plus fine, avec une épaisseur allant de 10 à 70km selon son âge.
Les limites de la lithosphère
Les limites extérieures de la lithosphère sont :
- l'atmosphère ;
- l'hydrosphère ;
- la biosphère.
La limite intérieure de la lithosphère est l'asthénosphère, la limite extérieure étant l'atmosphère, l'hydrosphère et la biosphère.
L'asthénosphère est une section chaude et fluide du manteau qui se trouve sous la lithosphère.
Le gradient géothermique de la lithosphère, de la surface vers le point chaud
Qu'est-ce que le gradient géothermique ?
Le gradient géothermique est la façon dont la température de la Terre augmente avec la profondeur. La Terre est plus froide au niveau de la croûte, et plus chaude dans le noyau interne.
En moyenne, la température de la Terre augmente de 25 °C pour chaque kilomètre de profondeur. Le changement de température est plus rapide dans la lithosphère que partout ailleurs. La température de la lithosphère peut aller de 0 °C au niveau de la croûte à 500 °C dans le manteau supérieur.
L'énergie thermique dans le manteau
Les couches profondes de la lithosphère (les couches supérieures du manteau) sont soumises à des températures élevées, ce qui rend les roches élastiques. Les roches peuvent fondre et couler sous la surface de la Terre, entraînant le mouvement des plaques tectoniques.
Le mouvement des plaques tectoniques est incroyablement lent — seulement quelques centimètres par an.
Tu en apprendras davantage sur la tectonique des plaques plus tard, alors continue à lire !
La pression de la lithosphère
La pression de la lithosphère varie, augmentant généralement avec la profondeur. Pourquoi ? Pour faire simple, plus il y a de roche au-dessus, plus la pression est élevée.
À environ 50 kilomètres sous la surface de la Terre, la pression atteint 13 790 bars.
Un bar est une unité métrique de pression, équivalente à 100 kilopascals (kPa). Dans le contexte, il s'agit d'une pression légèrement inférieure à la pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer.
La tectonique des plaques
L'énergie thermique du manteau entraîne le lent mouvement des plaques tectoniques de la croûte terrestre (ce que l'on appelle également une plaque lithosphérique). Les plaques glissent souvent l'une contre l'autre aux limites des plaques tectoniques et restent coincées en raison de la friction. Il en résulte une accumulation de pression au fil du temps. Au bout d'un certain temps, cette pression est libérée sous forme d'ondes sismiques (c'est-à-dire un tremblement de terre).
80 % des tremblements de terre dans le monde se produisent autour de la ceinture de feu du Pacifique. Cette ceinture d'activité sismique et volcanique en forme de fer à cheval est formée par la subduction de la plaque Pacifique sous les plaques continentales voisines.
L'accumulation de pression aux limites des plaques tectoniques peut également provoquer des éruptions volcaniques.
Les marges de plaques destructrices se produisent lorsqu'une plaque continentale et une plaque océanique sont poussées l'une contre l'autre. La croûte océanique, plus dense, est subduite (tirée) sous la croûte continentale moins dense, ce qui entraîne une énorme augmentation de la pression. Cette immense pression force le magma à travers la croûte pour atteindre la surface de la Terre, où il se transforme en lave. Il se peut également que les plaques tectoniques s'éloignent les unes des autres, et cela est connu sous le nom de zone de divergence.
Le magma est une roche fondue qui se trouve dans le manteau.
Les volcans peuvent également se former sur les marges des plaques tectoniques. Les plaques tectoniques s'écartent les unes des autres, et le magma s'écoule vers le haut pour combler le vide et former de nouvelles terres. Voir la Figure 2 ci-dessous montrant un volcan en activité.
Fig. 2 - Le volcan Fagradalsfjall, en Islande, s'est formé sur une marge de plaque constructive.
Quelle est la composition élémentaire de la lithosphère ?
La grande majorité de la lithosphère de la Terre est composée de seulement huit éléments:
- oxygène : 46,60 % ;
- silicium : 27,72 % ;
- aluminium : 8,13 % ;
- fer : 5,00 % ;
- calcium : 3,63 % ;
- sodium : 2,83 % ;
- potassium : 2,59 % ;
- magnésium : 2,09 %.
Fig. 3 - L'oxygène et le silicium constituent à eux seuls près des trois quarts de la lithosphère de la Terre.
Tous les autres éléments ne représentent que 1,41 % de la lithosphère.
Ressources minérales
Ces huit éléments se trouvent rarement sous leur forme pure, mais sous forme de minéraux complexes.
Les minéraux sont des composés solides naturels formés par des processus géologiques.
Les minéraux sont inorganiques. Cela signifie qu'ils ne sont pas vivants, ni créés par des organismes vivants. Ils ont une structure interne ordonnée. Les atomes ont un motif géométrique, formant souvent des cristaux.
Certains minéraux courants sont énumérés dans le tableau ci-dessous.
Minéraux | Nom chimique | Éléments | Formule |
Silice / Quartz | Dioxyde de silicium | | SiO2 |
Hématite | Oxyde de fer | | Fe2 O3 |
Gypse | Sulfate de Calcium | | CaSO4 |
Sel | Chlorure de sodium | | NaCl |
De nombreux minéraux contiennent des éléments ou des composés recherchés, ils sont donc extraits de la lithosphère. Ces ressources minérales comprennent les métaux et leurs minerais, les matériaux industriels et les matériaux de construction. Les ressources minérales ne sont pas renouvelables, elles doivent donc être conservées.
La dynamique de la lithosphère - Points clés
- La Terre est constituée de quatre couches : la croûte, le manteau, le noyau externe et le noyau interne.
- La lithosphère est la couche externe solide de la Terre, composée de la croûte et du manteau supérieur.
- L'épaisseur de la lithosphère varie. La lithosphère continentale a une épaisseur moyenne de 100 à 150 km, tandis que la lithosphère océanique a une épaisseur moyenne allant de 10 km à 70 km selon son âge.
- La température et la pression de la lithosphère augmentent avec la profondeur. Les températures élevées entraînent le mouvement des plaques tectoniques, tandis que la pression s'accumule aux limites des plaques, provoquant des tremblements de terre et des éruptions volcaniques.
- Plus de 98 % de la lithosphère est constituée de huit éléments seulement : oxygène, silicium, aluminium, fer, calcium, sodium, potassium et magnésium. Ces éléments se trouvent généralement sous forme de minéraux.
References
- Fig. 1 - La structure de la Terre. Auteur : Kelvinsong. Source : Wikipedia Commons. Licence : https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0
- Fig. 2 - Le volcan Fagradalsfjall, en Islande, s'est formé sur une marge de plaque constructive. Source : Unsplash. Licence : https://unsplash.com/license
- Fig. 3 - L'oxygène et le silicium constituent à eux seuls près des trois quarts de la lithosphère de la Terre. StudySmarter Originals.
Cours 
Magazine 
