La Terre est un sphéroïde aplati. Elle est composée d’un certain nombre de couches différentes, déterminées par les forages profonds et les preuves sismiques (figure 10h-1). Ces couches sont :

• Le noyau qui mesure environ 7000 kilomètres de diamètre (3500 kilomètres de rayon) et est situé au centre de la Terre.
• Le manteau qui entoure le noyau et a une épaisseur de 2900 kilomètres.
• La croûte terrestre flotte au dessus du manteau. Elle est composée de croûte océanique riche en basalte et de croûte continentale riche en granite.

Figure 10h-1 : Couches sous la surface de la Terre.

Le noyau est une couche riche en fer et en nickel qui est composée de deux couches : le noyau interne et le noyau externe. Le noyau interne est théoriquement solide avec une densité d’environ 13 grammes par centimètre cube et un rayon d’environ 1220 kilomètres. Le noyau externe est liquide et a une densité d’environ 11 grammes par centimètre cube. Il entoure le noyau interne et a une épaisseur moyenne d’environ 2250 kilomètres.

Le manteau a une épaisseur de près de 2900 kilomètres et comprend environ 83% du volume de la Terre. Il est composé de plusieurs couches différentes. Le manteau supérieur existe depuis la base de la croûte jusqu’à une profondeur d’environ 670 kilomètres. On pense que cette région de l’intérieur de la Terre est composée de péridotite, une roche ultramafique constituée des minéraux olivine et pyroxène. La couche supérieure du manteau supérieur, située entre 100 et 200 kilomètres sous la surface, est appelée l’asthénosphère. Des études scientifiques suggèrent que cette couche possède des propriétés physiques différentes du reste du manteau supérieur. Les roches de cette partie supérieure du manteau sont plus rigides et plus fragiles en raison de températures plus basses et de pressions plus faibles. Sous le manteau supérieur se trouve le manteau inférieur qui s’étend de 670 à 2900 kilomètres sous la surface de la Terre. Cette couche est chaude et plastique. La pression plus élevée dans cette couche entraîne la formation de minéraux qui sont différents de ceux du manteau supérieur.

La lithosphère est une couche qui comprend la croûte et la partie la plus supérieure du manteau (figure 10h-2). Cette couche a une épaisseur d’environ 100 kilomètres et a la capacité de glisser sur le reste du manteau supérieur. En raison de l’augmentation de la température et de la pression, les parties plus profondes de la lithosphère sont capables de s’écouler plastiquement au cours des temps géologiques. La lithosphère est également la zone des tremblements de terre, de la formation des montagnes, des volcans et de la dérive des continents.

La partie supérieure de la lithosphère est constituée de la croûte. Ce matériau est froid, rigide et cassant. On peut distinguer deux types de croûte : la croûte océanique et la croûte continentale (figure 10h-2). Ces deux types de croûte sont moins denses que la roche présente dans la couche supérieure du manteau sous-jacent. La croûte océanique est mince et mesure entre 5 et 10 kilomètres d’épaisseur. Elle est également composée de basalte et a une densité d’environ 3,0 grammes par centimètre cube.

La croûte continentale mesure entre 20 et 70 kilomètres d’épaisseur et se compose principalement de granite plus léger (figure 10h-2). La densité de la croûte continentale est d’environ 2,7 grammes par centimètre cube. Elle est plus mince dans des zones telles que les vallées du rift d’Afrique de l’Est et dans une zone connue sous le nom de province du bassin et de la chaîne de montagnes dans l’ouest des États-Unis (centrée sur le Nevada, cette zone mesure environ 1500 kilomètres de large et s’étend sur environ 4000 kilomètres du nord au sud). La croûte continentale est plus épaisse sous les chaînes de montagnes et s’étend dans le manteau. Ces deux types de croûte sont composés de nombreuses plaques tectoniques qui flottent sur le manteau. Les courants de convection au sein du manteau font que ces plaques se déplacent lentement à travers l’asthénosphère.

Figure 10h-2 : Structure de la croûte terrestre et de la couche la plus supérieure du manteau supérieur. La lithosphère est constituée de la croûte océanique, de la croûte continentale et du manteau supérieur. Sous la lithosphère se trouve l’asthénosphère. Cette couche, qui fait également partie du manteau supérieur, s’étend jusqu’à une profondeur d’environ 200 kilomètres. On trouve couramment des dépôts sédimentaires aux limites entre la croûte continentale et la croûte océanique.

Isostacy

Une propriété intéressante de la croûte continentale et de la croûte océanique est que ces plaques tectoniques ont la capacité de monter et de descendre. Ce phénomène, connu sous le nom d’isostasie, se produit parce que la croûte flotte au dessus du manteau comme des glaçons dans l’eau. Lorsque la croûte terrestre prend du poids en raison de la formation de montagnes ou de la glaciation, elle se déforme et s’enfonce plus profondément dans le manteau (figure 10h-3). Si le poids est retiré, la croûte devient plus flottante et flotte plus haut dans le manteau.

Ce processus explique les changements récents de la hauteur du niveau de la mer dans les zones côtières de l’est et du nord du Canada et de la Scandinavie. Certains endroits de ces régions du monde ont vu le niveau de la mer baisser de près d’un mètre au cours des cent dernières années. Cette baisse est causée par le relèvement isostatique. Il y a environ 10 000 ans, ces deux régions étaient recouvertes d’immenses nappes glaciaires. Le poids des couches de glace a poussé la croûte plus profondément dans le manteau. Maintenant que la glace a disparu, ces zones augmentent lentement en hauteur jusqu’à un nouveau niveau d’équilibre.

Figure 10h-3 : L’ajout de glace glaciaire à la surface de la Terre entraîne une déformation et un enfoncement de la croûte (a).Lorsque la glace fond, un rebond isostatique se produit et la croûte remonte à sa position d’avant la glaciation (b et c). Un processus similaire se produit lors de la construction et de l’érosion des montagnes (voir le sujet 10l).