Âge et origine de la Terre
Par datation radio métrique, l'âge de la Terre a été estimé à 4,5 milliards d'années. En effet, les météorites, qui ont la même constitution géologique que le noyau terrestre, datent d'environ 4,5 milliards d'années. On considère que la cristallisation du noyau et des météorites a eu lieu à la même époque, quelque 150 millions d'années après que la Terre et le système solaire se sont formés.
Après sa condensation originelle à partir des poussières et des gaz cosmiques et par attraction gravitationnelle, la Terre devait être homogène et relativement froide. Cependant, la contraction continue de ces poussières et de ces gaz, ainsi que les rayonnements radioactifs émis par certains éléments lourds, provoquèrent le réchauffement de la planète. La Terre entra ensuite en fusion sous l'effet de la gravité. Il y eut ainsi formation de la croûte, du manteau et du noyau, les silicates plus légers remontant pour former le manteau et la croûte, et les éléments plus lourds, principalement le fer et le nickel, atteignant le centre de la Terre pour constituer le noyau. Du fait des éruptions volcaniques, des gaz et des vapeurs légers s'échappèrent continuellement du manteau et de la croûte. Certains d'entre eux, en particulier le gaz carbonique et l'azote, furent retenus par la gravité terrestre et constituèrent l'atmosphère primitive. La vapeur d'eau se condensa pour former les premiers océans terrestres.
Structure interne de la Terre
La sismologie, qui étudie la propagation des ondes sismiques, donne de précieux renseignements sur la constitution interne de la Terre. Cette dernière est constituée de couches concentriques de constitutions chimiques différentes : la croûte ou écorce, solide, s'étend du niveau zéro jusqu'à 980 km de profondeur; en dessous, le manteau s'étend jusqu'à 2 900 km de profondeur; sous le manteau, on trouve le noyau, qui représente le cœur de la Terre. Le manteau et le noyau constituent la majeure partie de la masse terrestre.
- La croûte : Sa partie supérieure correspond aux continents. Elle a une densité moyenne de 2,7 et est constituée de roches éruptives et de roches sédimentaires, dont la composition chimique est proche de celle du granit. La croûte profonde a une densité de 3. Elle est constituée de roches plus denses, les roches basaltiques, qui constituent le fond des bassins océaniques.
- Le manteau : La densité du manteau augmente avec la profondeur : elle varie de 3,3 à 6. Le manteau est divisé en 2 parties : le manteau externe et le manteau interne. Le manteau externe est solide. Il est séparé de la croûte supérieure par une discontinuité sismique, la discontinuité de Mohorovicic, et du manteau interne par l'asthénosphère, zone semi-fluide. Le cisaillement des roches plastiques et en partie fondues de l'asthénosphère, de 100 km d'épaisseur, rend possible la dérivation des continents à la surface de la Terre.
Le manteau externe est constitué de silicates de fer et de silicates de magnésium, tels que l'olivine. Il est possible que la partie inférieure du manteau externe soit constituée d'un mélange d'oxydes de magnésium, de silicium et de fer.
- Le noyau : Des études sismiques ont montré que le noyau se divise en deux parties : le noyau externe fluide, de 2 225 km d'épaisseur et de densité moyenne égale à 10, et le noyau interne solide, couche concentrique de 1 275 km d'épaisseur. Il semble que ces deux couches soient principalement constituées de fer, avec un faible pourcentage de nickel et d'autres éléments. Dans le noyau interne, les températures peuvent atteindre 6 650°C et la densité moyenne est de 13.
La terre se subdivise, de sa surface vers son centre, en plusieurs couches concentriques de nature et d'épaisseur différentes :
· les croûtes continentales épaisses (35 km) et océaniques minces (7 km).
· le manteau - manteau supérieur : il forme avec les croûtes, la lithosphère, enveloppe rocheuse très rigide ; - asthénosphère : enveloppe visqueuse et ductile ; - manteau inférieur : très rigide.
· le noyau : noyau externe (fer et nickel fondus) et noyau interne (alliage de fer et de nickel solide).
L'écorce terrestre n'est pas "homogène" elle est constituée de plaques qui "flottent" à la surface et qui "dérivent" en se "frottant" les unes contre les autres. Le "moteur" qui est à l'origine des ces mouvements est le phénomène de convection qui se produit à l'intérieur du manteau terrestre. L'intérieur de la Terre est composée de roches faiblement radioactives dont la désintégration produit de la chaleur. Certaines zones du manteau deviennent donc chaudes, et se mettent à monter vers la surface sous l'effet de la force d'Archimède (+ chaud = - dense => montée). Une fois refroidie en surface (ce qui évacue la chaleur produite par l'intérieur de la Terre), la matière replonge vers les profondeurs (+ froid = + dense => descente). Le système s'organise de telle façon que des zone "stables" apparaissent : à certains endroit la matière monte (ce sont les dorsales), à d'autres endroit elle redescend (ce sont les zones de subduction). En surface, la matière est simplement translaté des dorsales vers les subductions. Sous l'effet du refroidissement, cette matière devient cassante, c'est à dire qu'elle constitue des grandes plaques d'une certaine épaisseur (entre 10 et 100 km). C'est ce mouvement, appelé tectonique des plaques qui donne lieu à la dérive des continents.
L'hypothèse de Wegener de la dérive des continents a été confirmée depuis une trentaine d'années par un nombre d'observations géophysique. Parmi celles ci, la plus flagrante est sans nul doute la découverte de l'existence de bandes dans les planchers océaniques, "marquées" par un champ magnétique dirigé alternativement vers le Nord et vers le Sud. Ces bandes, parallèles à la dorsale, proviennent de l'aimantation rémanente du champ magnétique terrestre, piégé dans les roches magnétiques au moment de leur refroidissement, c'est à dire peu après leur sortie de la dorsale. La polarité du champ terrestre s'inversant plus ou moins régulièrement au cours du temps, on obtient cette "peau de zèbre", preuve de l'expansion des fonds océaniques et donc de la tectonique des plaques.
Description des mouvements des blocs tectoniques
Il y a en gros 12 grandes plaques tectoniques à la surface de la Terre (par ordre de taille):
PACIFIQUE
EURASIE
AFRIQUE
ANTARCTIQUE
INDE-AUSTRALIE
AMERIQUE DU NORD
AMERIQUE DU SUD
NAZCA
PHILIPPINE
ARABIE
COCO
CARAIBE
Déformation autour d'une faille
Dans le cas général, le mouvement de part et d'autre d'une faille qui sépare deux blocs tectoniques n'est pas du tout ce que l'on imagine. On suppose que si les deux blocs sont rigides et se déplacent différemment, alors on doit voire la faille qui marque la frontière entre les deux blocs glisser à vitesse constante : les quelques millimètres ou centimètres par an qui vont faire des centaines de km sur des dizaines de millions d'années. Ce n'est pas le cas.
En général, le plan de faille entre deux blocs est une zone "rugueuse" sur laquelle le glissement ne s'effectue pas facilement. Alors que les deux blocs veulent glisser le long l'un de l'autre, la faille elle est bloquée. Il se produit donc à une accumulation de déformation élastique entre les blocs qui bougent bien l'un par rapport à l'autre loin de la faille, mais pas du tout le long de la la faille.
