La Terre : Dynamique, Histoire et Processus Géologiques Clés

L'Atmosphère Terrestre et son Rôle

La vapeur d'eau, le dioxyde de carbone et le méthane sont des gaz à effet de serre. Ces gaz piègent la chaleur émise par la Terre, ce qui augmente la température de surface de la planète de plus de 30 °C. Sans eux, la température moyenne de l'atmosphère serait de -18 °C.

L'atmosphère est dynamique. Lorsque l'air absorbe la chaleur de la surface du sol, il se dilate. Ce faisant, il perd en densité et s'élève, laissant sa place à d'autres masses d'air plus froides. Ce mouvement est à l'origine des vents, des brises et même des ouragans.

Pourquoi l'eau est-elle liquide sur Terre ?

La Terre est plus proche du Soleil que les satellites de Jupiter, et sa masse est supérieure, donc sa gravité est plus forte. Cela lui permet de maintenir une atmosphère, et la pression atmosphérique limite l'évaporation de l'eau. De plus, l'existence de gaz à effet de serre dans l'atmosphère empêche le gel de l'hydrosphère (l'eau).

Le Cycle de l'Eau et les Processus de Surface

Le Cycle de l'Eau

L'eau se condense et s'infiltre sous forme de pluies, atteint la mer, s'évapore et retourne dans l'atmosphère pour recommencer le cycle.

Érosion et Sédimentation

L'eau érode et déplace les matériaux solides de tous les continents vers les zones basses, où ils se déposent : c'est la sédimentation. Les matériaux peuvent voyager sous forme d'ions dissous ou de fragments de roche. Selon leur origine, les sédiments déposés sont classés comme chimiques ou détritiques. La sédimentation se produit dans les lacs ou sur les fonds marins peu profonds.

Structure Interne de la Terre

Densité de la Terre

Le granit est une roche très commune à la surface de la Terre, avec une densité de 2,2 g/cm³. De cette façon, on en déduit que la planète n'est pas homogène : son intérieur contient des matériaux plus denses que le granit.

Les Ondes Sismiques

Les ondes sismiques sont causées par les tremblements de terre et traversent l'intérieur de la planète, changeant de direction et de vitesse si l'environnement de propagation se modifie. Les ondes cessent de se propager à 2900 km de profondeur, ce qui indique la présence d'une couche liquide : le noyau externe. Chaque changement brusque de la vitesse des ondes indique une variation de la structure de la Terre et nous informe sur les propriétés physiques des matériaux en profondeur.

Il existe deux types d'ondes sismiques :

• Ondes P : Elles voyagent rapidement dans tous les milieux (solides, liquides, gaz).
• Ondes S : Elles voyagent plus lentement et ne se propagent pas dans les fluides.

L'Énergie Interne de la Terre

Les géochimistes ont déduit que les éléments radioactifs ont été concentrés dans la croûte. Cependant, le noyau, où il y a peu d'éléments radioactifs, est très chaud : sa température moyenne est d'environ 5000 °C. Si l'énergie ne provient pas principalement d'une source radioactive, d'où vient-elle ?

Rappelons l'accrétion des planétésimaux pour former les planètes : les objets sont chauffés par les chocs. Ainsi, les planétésimaux, lors de violents affrontements, ont pu fusionner, et sans doute une grande partie de la chaleur du noyau profond provient de ce processus de formation initiale.

Création et Destruction du Relief

Le relief est une conséquence de la dynamique lithosphérique : la subduction et la collision des plaques ont d'importants effets mécaniques et thermiques. Ainsi, les zones orogéniques sont le siège d'intenses déformations, qui se traduisent par la création de reliefs. En raison de la faible densité de la croûte continentale, son épaississement sous les zones orogéniques a un effet de flottabilité.

La destruction du relief se produit par l'érosion progressive de la croûte. L'érosion finit par aplatir les chaînes de montagnes (orogènes) élevées, ce qui explique pourquoi les vieux continents sont si plats.

Preuves et Mécanismes de la Dérive des Continents

Preuves de la Dérive des Continents

• Preuves géographiques : Alfred Wegener a supposé que les continents auraient pu être liés, car les côtes coïncident, en particulier celles de l'Amérique du Sud et de l'Afrique.
• Preuves paléontologiques : L'étude des fossiles montre que les continents étaient unis. Des sites fossiles identiques se trouvent aujourd'hui à des milliers de kilomètres de distance.
• Preuves géologiques et tectoniques : Si l'on relie les continents en un seul bloc, on observe que les roches (leur chronologie) et les principales chaînes de montagnes auraient une continuité et formeraient une ceinture.
• Preuves paléoclimatiques : Il a été découvert que certaines zones ne correspondent pas aux climats actuels ; elles avaient de la glace autrefois et sont maintenant très chaudes.

La Dérive des Continents selon Wegener

1. Les continents étaient unis pour former le supercontinent Pangée, entouré d'un vaste océan, la Panthalassa.
2. La Pangée s'est fragmentée et ses parties se sont séparées.
3. La forme et la position des continents sont les mêmes aujourd'hui, mais à l'avenir, la Terre continuera de modifier la forme des continents.

Activité Sismique et Volcanique

Si l'on localise les foyers sismiques et les volcans sur une carte, on observe qu'ils ne sont pas distribués au hasard, mais sont alignés. Cela suggère l'idée d'une croûte fragmentée en grandes plaques lithosphériques, dont les bords sont des zones volcaniques et sismiques actives.

L'Expansion des Fonds Marins

Dans le centre de l'Atlantique et du Pacifique Sud, les roches volcaniques sont plus jeunes et leur âge augmente symétriquement en s'éloignant de l'axe. Cela indique que des matériaux volcaniques émergent de l'intérieur de la Terre, ce qui contribue à l'élargissement de la lithosphère et des océans.

La Tectonique des Plaques

La théorie qui explique l'histoire et les processus géologiques terrestres est appelée tectonique globale ou tectonique des plaques. L'accumulation de chaleur située dans le noyau réchauffe suffisamment le manteau pour que des courants de convection se produisent : le matériau chaud monte et le matériau refroidi descend. Cette agitation thermique déplace la lithosphère et les plaques.

Mouvement des Plaques Lithosphériques

Les plaques sont créées au niveau des dorsales médio-océaniques, ou bords de plaques constructifs, où se produit le phénomène d'expansion des fonds océaniques. L'Atlantique est maintenant 30 pieds plus large qu'à l'époque de sa formation.

Aux zones de convergence, la rencontre des plaques génère des chaînes orogéniques (montagnes), comme la Cordillère des Andes (continentale) ou l'Himalaya (intercontinentale). Dans ces zones, la croûte océanique est détruite en s'introduisant dans le manteau, un processus appelé subduction.

Le mouvement des plaques lithosphériques permet aux continents de se déplacer (la dérive des continents) et de former des supercontinents, ou de s'isoler à mesure que de nouvelles communications océaniques s'ouvrent.

L'Histoire Géologique de la Terre

1. 4,47 milliards d'années (Ma) : Après sa formation, la Terre est une sphère de roches chaudes.
2. 4,44 milliards d'années (Ma) : Un objet rocheux de la taille de Mars entre en collision avec la Terre, formant la Lune.
3. 4,4 milliards d'années (Ma) : Apparition des premières mers et de la croûte continentale.
4. 850 - 580 Ma : Réduction des gaz à effet de serre, gelant pratiquement toute la surface de la planète (épisodes de "Terre boule de neige").
5. 250 Ma : Les continents sont unis (formation de la Pangée).
6. 150 Ma : La géographie de la Terre commence à ressembler à celle que nous connaissons, avec l'émergence et l'évolution des continents.
7. ~5 milliards d'années dans le futur : Le Soleil augmente son activité, devient une géante rouge et sa surface est le seul horizon de la planète, transformant la Terre en une planète rocheuse stérile.