La structure interne de la Terre : enveloppes, composition et densité
Croûte, manteau, noyau liquide, graine solide : le modèle de la Terre en couches, sa composition et sa densité.
www.ndolomath.comFiche de révision de SVTEEHB : « La structure interne de la Terre : enveloppes, composition et densité », proposée par ndolomath.comndolomath
La structure interne de la Terre : enveloppes, composition et densité
Module III : L’éducation à l’environnement et au développement durableSéquence 13 : La structure et l’énergie internes de la TerreSéances 75-76 : La structure interne de la Terre : discontinuités, enveloppes, composition et densité
💡 Idée principale : les discontinuités sismiques délimitent des enveloppes concentriques : la croûte (continentale granitique ou océanique basaltique), le manteau (péridotite, solide), le noyau externe (fer et nickel liquides) et la graine (fer et nickel solides). La densité moyenne de la Terre (5,5), double de celle des roches de surface, et l’étude des météorites confirment un noyau métallique très dense. La croûte et le manteau supérieur rigide forment la lithosphère, qui repose sur l’asthénosphère.
Fiche de révision de SVTEEHB : « La structure interne de la Terre : enveloppes, composition et densité », proposée par ndolomath.comndolomath
Étapes résumées
Croûte : 7 km (océans, basalte) à 30–70 km (continents, granite) ; densité 2,7 à 3.
Manteau : jusqu’à 2 900 km, péridotite solide ; densité 3,3 à 5,5.
Noyau externe liquide (2 900 – 5 150 km) et graine solide : fer + nickel ; densité 10 à 13.
Densité moyenne de la Terre = 5,5 : le centre est beaucoup plus dense que la surface.
Lithosphère rigide (≈ 100 km) sur asthénosphère ductile.
Situation problème
Le forage le plus profond jamais réalisé (presqu’île de Kola, en Russie) n’a atteint que 12 km, soit 0,2 % du rayon terrestre. Pourtant, dans son manuel, Junior voit un schéma très précis de l’intérieur de la Terre, avec un noyau liquide et une graine solide. Il se demande : « Comment peut-on connaître ce que personne n’a jamais vu ? »
Consignes :
Relève le problème posé par Junior.
Quelles méthodes permettent de connaître l’intérieur de la Terre ?
Pourquoi pense-t-on que le noyau est fait de fer ?
le problèmeje réfléchisles enveloppes
Fiche de révision de SVTEEHB : « La structure interne de la Terre : enveloppes, composition et densité », proposée par ndolomath.comndolomath
Compétence visée
Concevoir un modèle simple de la structure interne de la Terre à partir de données sismiques, de densité et de composition.
Objectifs de la leçon
Décrire les enveloppes internes et les discontinuités qui les séparent.
Indiquer la composition chimique et l’état physique de chaque enveloppe.
Utiliser la densité et les météorites pour justifier la composition du noyau.
Les enveloppes et les discontinuités
1. Le modèle de la Terre en couches
Document 1 : coupe de la Terre (quart de globe, épaisseur de la croûte exagérée).
Fiche de révision de SVTEEHB : « La structure interne de la Terre : enveloppes, composition et densité », proposée par ndolomath.comndolomath
Activité 1 : construire une maquette virtuelle du globe
Avec un logiciel de maquette 3D (ou un ballon et des cercles de papier découpés à l’échelle), on représente les enveloppes. Rayon de la Terre : 6 371 km.
Limite
Profondeur (km)
Rayon restant (km)
Rayon sur une maquette de 10 cm
Surface
0
6 371
10 cm
Gutenberg
2 900
3 471
≈ 5,4 cm
Lehmann
5 150
1 221
≈ 1,9 cm
Moho (continents)
30
6 341
9,95 cm
Document 2 : données pour une maquette à l’échelle.
Quelle fraction du rayon le noyau représente-t-il ?
Pourquoi la croûte est-elle presque invisible sur la maquette ?
Ce qu’il faut comprendre : le noyau a un rayon d’environ 3 470 km, soit plus de la moitié du rayon terrestre (54 %). La croûte ne fait que 30 km en moyenne sous les continents : sur une maquette de 10 cm de rayon, elle mesure moins de 0,5 mm, l’épaisseur d’un trait de crayon. La Terre est donc formée surtout de manteau (en volume) et d’un gros noyau métallique.
la lampe-torchele globe terrestrela carte factorielle
Fiche de révision de SVTEEHB : « La structure interne de la Terre : enveloppes, composition et densité », proposée par ndolomath.comndolomath
La composition chimique des enveloppes
2. Composition et état des enveloppes
Enveloppe
Roches ou matériaux
Éléments dominants
État
Croûte continentale
granite, gneiss
O, Si, Al, K, Na
solide
Croûte océanique
basalte, gabbro
O, Si, Al, Ca, Fe, Mg
solide
Manteau
péridotite (olivine, pyroxène)
O, Si, Mg, Fe
solide (ductile dans l’asthénosphère)
Noyau externe
alliage métallique
Fe, Ni (+ un peu de S, O)
liquide
Graine
alliage métallique
Fe, Ni
solide
les rochesla rochela borne kilométrique
Fiche de révision de SVTEEHB : « La structure interne de la Terre : enveloppes, composition et densité », proposée par ndolomath.comndolomath
Les sources d’information
La sismologie
Elle situe les discontinuités et indique l’état solide ou liquide.
Les roches remontées
Les volcans ramènent des enclaves de péridotite du manteau.
Les météorites
Les chondrites ont la composition moyenne de la Terre ; les sidérites (fer-nickel) ressemblent au noyau.
La densité
La masse et le volume de la Terre donnent sa densité moyenne.
La densité de la Terre
3. Comparer les densités
Document 3 : densité des roches et des enveloppes terrestres.
Fiche de révision de SVTEEHB : « La structure interne de la Terre : enveloppes, composition et densité », proposée par ndolomath.comndolomath
Exemple guidé : calculer la densité moyenne de la Terre
Masse de la Terre : M = 6 × 10²⁴ kg ; rayon R = 6,37 × 10⁶ m. Calcule sa masse volumique moyenne et sa densité.
Solution : Volume V = 4/3 × π × R³ = 4/3 × 3,14 × (6,37 × 10⁶)³ ≈ 1,08 × 10²¹ m³. Masse volumique ρ = M / V = 6 × 10²⁴ / 1,08 × 10²¹ ≈ 5 500 kg/m³. Densité d = ρ / ρ(eau) = 5 500 / 1 000 = 5,5, alors que le granite a une densité de 2,7. Le centre doit donc être très dense : un noyau de fer et de nickel (densité 10 à 13).
Lithosphère et asthénosphère
4. Les 300 premiers kilomètres
Document 4 : lithosphère océanique et continentale reposant sur l’asthénosphère.
Fiche de révision de SVTEEHB : « La structure interne de la Terre : enveloppes, composition et densité », proposée par ndolomath.comndolomath
Deux couches mécaniques
Lithosphère
Croûte + manteau supérieur rigide, ≈ 100 km d’épaisseur (plus sous les continents) ; découpée en plaques.
≠
Asthénosphère
Partie du manteau supérieur, solide mais ductile (zone de faible vitesse) ; elle se déforme lentement et permet aux plaques de se déplacer.
Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
La Terre est formée d’enveloppes concentriques : croûte, manteau, noyau externe liquide et graine solide.
Elles sont séparées par les discontinuités de Mohorovičić, Gutenberg (2 900 km) et Lehmann (5 150 km).
La croûte est granitique (continents) ou basaltique (océans) ; le manteau est en péridotite ; le noyau en fer et nickel.
La densité moyenne de la Terre (5,5) prouve que l’intérieur est bien plus dense que la surface.
La lithosphère rigide (≈ 100 km) repose sur l’asthénosphère ductile.
je retiensles plaquesla planète Terre
Fiche de révision de SVTEEHB : « La structure interne de la Terre : enveloppes, composition et densité », proposée par ndolomath.comndolomath
Vocabulaire à connaître
Croûteenveloppe externe, mince, de la Terre.Manteauenveloppe solide entre la croûte et le noyau.Péridotiteroche du manteau riche en olivine.Lithosphèreenveloppe rigide formée de la croûte et du manteau supérieur.Densitérapport de la masse volumique d’un corps à celle de l’eau.
Je m’évalue
1. Quelle est la composition principale du noyau ?
2. Quelle est la densité moyenne de la Terre ?
3. Quelle enveloppe est liquide ?
4. Quelle roche forme la croûte océanique ?
Réponses : fer et nickel · 5,5 · le noyau externe · le basalte. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
la celluleflotter ou coulerla géologie
Fiche de révision de SVTEEHB : « La structure interne de la Terre : enveloppes, composition et densité », proposée par ndolomath.comndolomath
Erreurs fréquentes
Croire que le manteau est un océan de magma : il est solide.
Confondre croûte (chimique) et lithosphère (mécanique, inclut une partie du manteau).
Penser que la croûte est épaisse : elle représente moins de 1 % du rayon.
Méthode
Pour construire un modèle de la Terre : place les discontinuités à leur profondeur, nomme chaque enveloppe, puis complète un tableau (profondeur, état, roches, densité) en citant pour chaque information la méthode qui l’a fournie.
Activité d’intégration
Ton petit frère pense que la Terre est « creuse et remplie de feu », comme il l’a vu dans un film. Ton professeur te demande de lui expliquer, avec un dessin, la structure réelle de la Terre.
Réalise un schéma légendé de la structure interne de la Terre avec les profondeurs.
Donne deux arguments scientifiques qui contredisent l’idée d’une Terre creuse.
Explique pourquoi le noyau externe est liquide alors que la graine, plus chaude, est solide (indice : pression).