SVT — Terminale

La géologie — Structure de la Terre et tectonique des plaques — Terminale SVT

Cours complet de géologie en Terminale SVT : structure interne de la Terre (croûte, manteau, noyau), tectonique des plaques (divergence, convergence,…

Par ProfBot

La géologie — Structure de la Terre et tectonique des plaques — Terminale SVT

Introduction

La Terre est une planète dynamique en perpétuelle évolution. Sa surface se fragmente en grandes dalles rigides — les plaques tectoniques — qui se déplacent lentement mais inexorablement, provoquant séismes, éruptions volcaniques et formation de chaînes de montagnes. Comprendre ce dynamisme nécessite de connaître la structure interne du globe.

« La Terre est une machine thermique dont les plaques tectoniques sont les pièces mobiles. »


1. Structure interne de la Terre

Comment connaît-on l'intérieur de la Terre ?

On ne peut pas observer directement l'intérieur du globe (le forage le plus profond atteint ~12 km, soit 0,2 % du rayon terrestre). On utilise les ondes sismiques comme outil d'exploration.

Types d'ondes sismiques :

L'analyse des variations de vitesse et de trajet de ces ondes révèle les discontinuités internes.

Les enveloppes terrestres

La Terre est structurée en enveloppes concentriques :

1. La croûte (0 à ~30–70 km)

Croûte océaniqueCroûte continentale
Épaisseur5–10 km30–70 km
CompositionBasalte, gabbroGranite, gneiss
Densité~3,0 g/cm³~2,7 g/cm³
Âge< 200 MaJusqu'à 4 Ga

→ La discontinuité de Mohorovičić (Moho) sépare la croûte du manteau.

2. Le manteau (30–2 900 km)

→ La discontinuité de Gutenberg sépare manteau et noyau.

3. Le noyau (2 900–6 371 km)

→ La discontinuité de Lehmann sépare noyau externe et interne.

La lithosphère et l'asthénosphère

Lithosphère = croûte + manteau lithosphérique (partie rigide du manteau supérieur)

Asthénosphère = zone partiellement fondue du manteau supérieur

💡 À retenir : Les plaques tectoniques sont des fragments de lithosphère qui glissent sur l'asthénosphère.


2. La théorie de la tectonique des plaques

Historique — La dérive des continents (Wegener)

Alfred Wegener (1912) propose que les continents actuels étaient réunis en un supercontinent unique : la Pangée (~250 Ma), qui s'est ensuite fragmentée et dont les morceaux ont dérivé.

Arguments de Wegener :

Critique : Wegener ne connaissait pas le mécanisme moteur → sa théorie fut rejetée de son vivant.

Confirmation dans les années 1950–1970 :

Les plaques tectoniques

La lithosphère est découpée en 12 grandes plaques et plusieurs petites :

Vitesse de déplacement : quelques centimètres par an (2 à 15 cm/an selon les plaques)


3. Les mouvements des plaques

Les moteurs de la tectonique des plaques

1. Courants de convection dans le manteau : Le manteau est chauffé par la radioactivité interne et la chaleur résiduelle de la formation de la Terre. Ces flux de chaleur créent des courants de convection qui entraînent les plaques.

2. Pousse de la dorsale (ridge push) : Le magma remonte à la dorsale, se solidifie et pousse les plaques de part et d'autre.

3. Traction de la plaque plongeante (slab pull) : La plaque océanique froide et dense s'enfonce dans le manteau par gravité, entraînant le reste de la plaque. C'est le moteur le plus important.

Les trois types de frontières de plaques

1. Frontières divergentes (dorsales)

Les plaques s'écartent → création de nouvelle lithosphère océanique.

Processus :

Exemples :

Topographie : Chaîne sous-marine avec vallée centrale (rift), séismes superficiels, volcanisme basaltique.

2. Frontières convergentes

Deux types selon la nature des plaques en collision :

a) Subduction (océan – continent ou océan – océan) : La plaque océanique (plus dense) plonge sous la plaque continentale ou sous une autre plaque océanique.

Conséquences :

b) Collision (continent – continent) : Quand la croûte océanique disparaît totalement, les deux continents entrent en collision.

Conséquences :

3. Frontières transformantes (failles transformantes)

Les plaques coulissent horizontalement l'une par rapport à l'autre → pas de création ni de destruction de lithosphère.

Exemples :

Conséquences :


4. Le volcanisme

Types de volcanisme

TypeContexteMagmaÉruptionExemple
EffusifDorsale, point chaudBasaltique (fluide)Calme, coulées de laveHawaï, Islande, Piton de la Fournaise
ExplosifSubductionAndésitique/rhyolitique (visqueux)Explosif, nuées ardentesVésuve, Mont St Helens, Pinatubo

La genèse du magma

À la dorsale : Décompression adiabatique → la péridotite remonte et fond partiellement sans être chauffée → magma basaltique.

En subduction : La plaque plongeante libère de l'eau (déshydratation des minéraux) → l'eau abaisse le point de fusion du coin mantellique → fusion partielle → magma plus riche en silice, plus visqueux.

Points chauds : Panaches mantelliques stationnaires → la plaque passe au-dessus → formation de chaînes d'îles volcaniques (Hawaï, Galápagos). Les volcans s'éteignent successivement au fur et à mesure que la plaque les emporte loin du panache.

Risques volcaniques


5. Les séismes

Définitions

Foyer (hypocentre) : point de rupture en profondeur dans la lithosphère. Épicentre : point de la surface terrestre situé à la verticale du foyer.

Profondeur des foyers :

Magnitude et intensité

Magnitude (échelle de Richter, puis moment sismique Mw) : Mesure l'énergie libérée. Échelle logarithmique : magnitude 7 libère ~30 fois plus d'énergie que magnitude 6.

Intensité (échelle EMS ou Mercalli) : Mesure les effets en surface — varie selon la distance à l'épicentre, la géologie locale, la qualité des bâtiments.

Les ondes sismiques en pratique

Les sismographes enregistrent :

  1. Ondes P (arrivée en premier, compression)
  2. Ondes S (ensuite, cisaillement)
  3. Ondes de surface (dernières, plus destructrices)

La différence d'arrivée P–S permet de calculer la distance à l'épicentre. Avec 3 stations → triangulation de l'épicentre.

Prévention


6. Le cycle orogénique

Formation et destruction des océans

Cycle de Wilson (modèle complet du cycle de vie d'un océan) :

  1. Rift continental : fracture d'un continent (ex. : Rift Est-Africain aujourd'hui)
  2. Mer épicontinentale : océan naissant (ex. : Mer Rouge aujourd'hui)
  3. Océan mature : expansion (ex. : Atlantique)
  4. Subduction : fermeture par subduction (ex. : Pacifique qui se ferme)
  5. Collision : fermeture totale, orogénèse (ex. : Himalaya — ancien océan Téthys)
  6. Érosion : la chaîne de montagnes s'érode, retour à une pénéplaine

💡 Les Alpes se sont formées par la fermeture d'un bras de l'océan Téthys → collision entre la plaque africaine (Adriatique) et la plaque eurasiatique.


7. Isostasie

Le principe

La lithosphère flotte sur l'asthénosphère selon le principe d'Archimède appliqué à la géologie : une croûte continentale épaisse (montagne) est compensée par une racine crustale plongeant dans le manteau.

Modèle d'Airy : La croûte a une densité constante mais une épaisseur variable. Sous les chaînes de montagnes, la croûte est plus épaisse → racine.

Rebond isostatique : Après la fonte des glaciers (Scandinavie, Canada), la lithosphère allégée remonte → le niveau de la mer diminue localement.


8. Tableau récapitulatif — Frontières de plaques

FrontièreMouvementProcessusReliefSéismesVolcanismeExemple
DivergenteÉcartementAccrétion océaniqueDorsale, riftSuperficielsEffusif (basalte)Dorsale atlantique
Convergente (subduction)RapprochementDestruction de lithosphèreFosse + arc volcaniqueSuperficiels à profondsExplosif (andésite)Andes, Japon
Convergente (collision)RapprochementÉpaississement crustaleChaîne de montagnesSuperficielsAbsentHimalaya, Alpes
TransformanteCoulissementNi création ni destructionFaille décrochanteSuperficiels puissantsAbsentSan Andreas

9. Exercices corrigés

Exercice 1

Énoncé : Un sismographe enregistre les ondes P à 10 h 00 min 20 s et les ondes S à 10 h 02 min 50 s. Sachant que les ondes P se déplacent à 6 km/s et les ondes S à 3,5 km/s, calculer la distance à l'épicentre.

Correction : Δt = 2 min 30 s = 150 s

Soit d la distance à l'épicentre :

150 = d × 2,5/21 → d = 150 × 21/2,5 = 1 260 km

Exercice 2

Énoncé : Expliquer pourquoi on trouve des fossiles marins (ammonites) à 4 000 m d'altitude dans l'Himalaya.

Correction : Ces fossiles témoignent d'un ancien fond océanique (l'océan Téthys) qui s'est refermé par subduction. Lors de la collision entre la plaque indienne et la plaque eurasiatique (amorcée il y a ~50 Ma), les sédiments marins ont été comprimés et soulevés pour former l'Himalaya. La présence de fossiles marins à grande altitude est une preuve directe de l'orogénèse par collision.


Résumé — Ce qu'il faut absolument retenir

✅ Structure interne : croûte (océanique/continentale) → Moho → manteau (asthénosphère ductile) → Gutenberg → noyau externe (liquide) → Lehmann → graine (solide)

✅ Lithosphère = croûte + manteau lithosphérique rigide → glisse sur l'asthénosphère ductile

✅ Wegener : Pangée, dérive des continents, preuves (côtes, fossiles, géologie)

✅ Moteurs : convection mantellique, poussée dorsale, traction de la plaque plongeante (slab pull = principal)

✅ 3 frontières : divergente (dorsale, basalte effusif) — convergente subduction (fosse, volcanisme explosif) — convergente collision (chaîne, pas de volcanisme) — transformante (coulissement, séismes)

✅ Séismes : foyer, épicentre, ondes P/S, magnitude vs intensité, plan de Wadati-Benioff

✅ Volcanisme : effusif (basalte, dorsale/point chaud) vs explosif (andésite, subduction)

✅ Cycle de Wilson : rift → océan → subduction → collision → érosion

✅ Isostasie : la croûte flotte sur le manteau → rebond post-glaciaire


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