Composition et structure de la Terre profonde
La Terre est différenciée en un noyau métallique, un manteau silicaté et une croûte mince, une structure stratifiée déduite en combinant les profils sismiques avec la physique du comportement des minéraux en profondeur.
Definition
La composition et la structure de la Terre profonde désignent la constitution chimique et l'organisation physique stratifiée de l'intérieur de la planète, comprenant un noyau riche en fer, un manteau silicaté et une croûte, telles qu'inférées à partir de modèles de vitesse sismique et de densité combinés à la physique minérale et à la géochimie.
Scope
Ce sujet couvre la composition chimique et la structure physique de l'intérieur profond de la Terre : les principales couches et les limites entre elles, le noyau dominé par le fer avec ses parties liquide et solide, le manteau silicaté et ses subdivisions par transition de phase, ainsi que le manteau inférieur sismiquement distinctif. Il aborde les modèles de référence de la Terre pour la densité et la vitesse, la relation d'Adams-Williamson et la loi de Birch reliant la vitesse à la densité et à la composition, ainsi que les contraintes géochimiques et cosmochimiques sur la composition globale. L'accent est mis sur la composition de la Terre profonde et son agencement.
Core questions
- Quelles sont les principales couches de la Terre et les limites entre elles ?
- De quoi est composé le noyau, et pourquoi une partie est-elle solide et une autre liquide ?
- Comment les transitions de phase subdivisent-elles le manteau ?
- Comment la vitesse sismique et la densité sont-elles utilisées pour inférer la composition ?
Key concepts
- Différenciation de la croûte, du manteau et du noyau
- Noyau externe liquide et noyau interne solide
- Zone de transition du manteau et changements de phase
- Modèles de référence de la Terre pour la densité et la vitesse
- Loi de Birch et relation d'Adams-Williamson
Key theories
- Reference Earth models
- Des modèles moyennés sphériquement, tels que le PREM, compilent la vitesse sismique, la densité et l'atténuation en fonction de la profondeur, définissant les principales couches et servant de base quantitative pour l'interprétation de la structure de la Terre profonde.
- Birch's law and composition
- La relation empirique de Birch entre la vitesse sismique et la densité à poids atomique moyen fixe permet de traduire les propriétés élastiques mesurées par la sismologie en contraintes sur la composition et l'état de l'intérieur profond.
Mechanisms
Tôt dans son histoire, la Terre s'est différenciée, le fer dense s'enfonçant pour former un noyau tandis que les silicates plus légers montaient pour former le manteau et la croûte ; les vitesses sismiques et les discontinuités de densité marquent les limites entre ces couches et les transitions de phase induites par la pression au sein du manteau, et la correspondance de celles-ci avec les propriétés élastiques des minéraux et métaux candidats, guidée par la loi de Birch et les compositions des météorites, détermine la composition probable de chaque enveloppe.
Clinical relevance
La connaissance de la composition et de la structure de l'intérieur de la Terre sous-tend les modèles de convection mantellique, de géodynamo et d'évolution thermique et chimique de la Terre, et fournit le cadre de référence pour la localisation des tremblements de terre et l'interprétation de la tomographie sismique.
History
La sismologie du début du XXe siècle a révélé le noyau et le manteau, Lehmann a découvert le noyau interne en 1936, Bullen a subdivisé l'intérieur en couches nommées, Birch a relié la vitesse à la composition en 1952, et le modèle de référence préliminaire de la Terre (PREM) de 1981 a synthétisé ces éléments en le modèle radial standard toujours utilisé.
Key figures
- Inge Lehmann
- Francis Birch
- Adam Dziewonski
- Keith Bullen
Related topics
Seminal works
- dziewonski1981
- birch1952
- stacey2008
Frequently asked questions
- Quelles sont les principales couches de la Terre ?
- De l'extérieur vers l'intérieur, la Terre possède une croûte rocheuse mince, un manteau silicaté épais qui constitue la majeure partie de son volume, un noyau externe liquide riche en fer et un noyau interne solide ; ceux-ci se distinguent par leur composition et par la manière dont les ondes sismiques changent de vitesse en traversant les limites entre eux.
- Pourquoi le noyau externe est-il liquide mais le noyau interne solide ?
- Les deux sont principalement composés de fer, mais bien que la température augmente avec la profondeur, la pression augmente encore plus rapidement ; suffisamment en profondeur, la très haute pression élève le point de fusion du fer au-dessus de la température locale, de sorte que le noyau interne est solide tandis que le noyau externe, un peu moins profond et plus froid par rapport à son point de fusion, reste liquide.