Aller au contenu principal

La structure de la Terre

Les couches de la Terre

Les couches de la Terre (©2020 Parlons sciences)

Les couches de la Terre

Les couches de la Terre (©2020 Parlons sciences)

Parlons sciences
Lisibilité
8.7

Découvrez les couches de la Terre et découvrez comment les gens étudient la croûte terrestre.

Les couches de la Terre : Le noyau

Le noyau est au centre de la Terre. Il est composé de deux couches appelées noyau interne et noyau externe (voir la figure 1).

Le noyau interne, composé de fer solide et d’un peu de nickel, a un rayon de 1 216 km et une température qui peut atteindre 4 000 °C. Le noyau externe, composé de fer liquide et d’un peu de nickel, a une épaisseur de 2 270 km. Il est liquide parce qu’il subit une pression moins grande que le noyau interne. Entre ces deux couches, on trouve la frontière liquide-solide. Le noyau interne, une balle géante de fer et de nickel, est en rotation au centre du noyau externe liquide, ce qui crée le champ magnétique de la Terre. Le noyau est également la source de la chaleur interne de la Terre, parce que le matériel radioactif qu’il contient libère de la chaleur lorsqu’il se décompose en substances plus stables.

Les couches de la Terre
Les couches de la Terre (Parlons sciences en utilisant une image de NASA [domaine public via Wikimedia Commons).

Les couches de la Terre : Le manteau­

Le manteau est la partie qui recouvre le noyau. Il est également composé de deux sections: le manteau inférieur et le manteau supérieur. Ce dernier comprend l’asthénosphère (voir la figure 1). Le manteau est composé de roches semi-solides chaudes et denses.

Le manteau inférieur a une épaisseur de 2 885 km et est plus dense que le manteau supérieur. Le volume de cette région représente environ 84 % du volume total de la Terre! La température du manteau est inférieure à celle du noyau et n’atteint que 3 000 °C. Entre les deux couches du manteau, on trouve une zone de transition (de 400 à 660 km sous la surface de la Terre). Le manteau supérieur se trouve au-dessus de la zone de transition et s’étend de la croûte terrestre jusqu’à environ 400 km de profondeur.

Le savais-tu?

La partie supérieure du manteau supérieur s’appelle l’asthénosphère (du grec « a » + « sthenos » ce qui signifie « sans force » et « sphaira » qui signifie « balle »), et est formée de roches molles qui coulent comme un liquide.

Les couches de la Terre : La croûte

La partie solide et rigide de notre planète — la croûte — flotte sur l’asthénosphère (voir la figure 1). C’est une couche froide de roches rigides dont l’épaisseur varie de 5 à 80 km. Ensemble, la partie supérieure de l’asthénosphère et la croûte forment la lithosphère (du grec « lithos » qui signifie rocheux) qui s’étend de la surface jusqu’à environ 100 km de profondeur.

Les portions les plus minces de la croûte se trouvent sur le plancher océanique et forment la croûte océanique, qui peut parfois avoir moins de cinq kilomètres d’épaisseur. Les parties les plus épaisses sont situées sous les continents et forment la croûte continentale, qui peut avoir jusqu’à 80 km d’épaisseur. La température de la croûte dans sa partie la plus rapprochée du manteau est d’environ 500 °C, tandis que la température de surface de la croûte s’approche de la température extérieure.

Exploration de la croûte terrestre

Les humains en savent plus sur les frontières de l’univers que sur ce qui se trouve sous la croûte terrestre. Une grande partie de nos connaissances sur le monde qui existe sous nos pieds provient des études sismiques. Celles-ci nous permettent de recueillir des preuves indirectes (puisque nous ne pouvons nous rendre au centre de la planète pour observer directement) de la composition des couches de la Terre en examinant comment les ondes dénergie produites par les séismes (les ondes sismiques) s’y déplacent.

Pour obtenir des preuves directes de la composition des couches de la Terre, il faudrait creuser très profondément. Dans Voyage au centre de la Terre, le roman écrit par Jules Verne en 1864, les scientifiques découvrent que des dinosaures et d’autres animaux préhistoriques vivent au centre de la Terre (voir la figure 2). Nous savons maintenant que ce n’est pas le cas. Nous ne pouvons toutefois pas déterminer avec certitude la composition des différentes couches de la Terre, parce qu’il est très difficile de pénétrer dans les profondeurs de notre planète, plus difficile encore que d’aller sur la Lune!

 

Journey to the Center of the Earth
Une illustration d’Édouard Riou tirée du roman de Jules Verne Voyage au centre de la Terre (1864) (Source : Édouard Riou [domaine public] via Wikimedia Commons).

Cela ne signifie pas qu’on n’a pas tenté d’explorer ce monde mystérieux. Au début des années 1960, pendant que les Russes et les Américains tentaient d’être les premiers à se rendre sur la Lune, un projet était en cours pour creuser dans la croûte terrestre. Le projet Mohole (d’après la frontière entre la croûte et le manteau, appelée discontinuité de Mohorovicic, ou tout simplement Moho du nom du géologue qui l’a découverte, Andrija Mohorovicic) a permis d’effectuer le forage en mer le plus profond jusqu’à ce jour. Durant la première phase expérimentale du projet, cinq trous ont été forés dans le plancher océanique, dans 3 600 m d’eau, le trou le plus profond mesurant 183 m. Même si le projet a été interrompu avant la phase suivante (où des trous plus profonds devaient être forés), les chercheurs en ont beaucoup appris sur le forage en eau profonde.

Sur la terre ferme, on forait des trous beaucoup plus profonds. En 1970, des géologues soviétiques ont commencé à forer dans la presqu’île de Kola, près de la Finlande, dans le but d’atteindre des profondeurs jamais encore explorées. Leur projet, le forage superprofond de Kola, consistait à creuser un tube vertical profond, ou puits de forage, dans la terre (voir la figure 3). Le puits le plus profond (12 262 m) a été complété en 1989. Il s’agit du point artificiel le plus profond du globe. À cette profondeur, la température de la croûte était plus élevée qu’on ne l’avait prévu (180 °C plutôt que 100 °C) et la pierre commençait à être visqueuse, ce qui a entraîné l’interruption du projet.

Kola Superdeep Borehole stamp/Timbre commémoratif du forage superprofond de Kola
Timbre commémoratif du forage superprofond de Kola, 1987, URSS (Union des républiques socialistes soviétiques) (Source : Mariluna [domaine public] via Wikimedia Commons).

 

Plus récemment, en 2017, au large de l’île de Sakhalin en Russie, une compagnie gazière et pétrolière a creusé le puits à grande portée (puits long creusé en diagonale) le plus long du monde, le puits Odoptu OP-11, d’une profondeur totale de 12 345 m. 

On estime qu’avec suffisamment d’argent et le travail de chercheurs dévoués, il sera possible de traverser le manteau terrestre d’ici le début des années 2020. Cet exploit pourrait être accompli par les scientifiques japonais à bord du navire de recherche Chikyu, le plus gros navire de recherche jamais construit, détenteur du record de forage du puits océanique le plus profond (2 466 m) en 2012, dans le cadre du projet Integrated Ocean Drilling Program (IODP).

Pourquoi est-il important d’explorer la croûte terrestre et ce qu’elle recouvre par des forages? La principale raison est que les hypothèses que nous posons à partir des données sismiques ne sont peut-être pas exactes. Il est possible que les preuves indirectes qui découlent des données sismiques soient incorrectes, comme l’étaient les hypothèses sur les autres planètes formulées alors que nous n’avions que les télescopes terrestres comme sources d’observation. Nous vivons sur une planète dynamique et imprévisible. Une meilleure compréhension des activités internes de la Terre permettra aux scientifiques de prédire de façon plus précise les événements géologiques comme les tremblements de terre et les tsunamis.

Références

Rogtec Russian Oil & Gas Technologies (2017, novembre 16). Sakhalin-1: Drills worlds longest horizontal well.

Venturini, I. P. (2017, novembre 17). The longest well has been drilled in Sakhalin-1 project. Industrial Valve News.

Sujets connexes