Vitesses des ondes sismiques et structure de la Terre

Vitesses des ondes sismiques dans les roches

Les ondes sismiques, produites par la détonation d'une charge explosive ou tout autre système, sont transmises par la Terre sous forme de vibrations ou d'ondes qui voyagent à des vitesses différentes. Ces vitesses sont influencées par :

• la lithologie,
• la profondeur,
• la porosité du matériau,
• le compactage,
• la lithification,
• la teneur en fluide,
• entre autres.

Elles dépendent également du module d'élasticité et de la densité. Ces paramètres sont importants pour l'analyse des vitesses dans l'interprétation des données sismiques. Ci-dessous est présenté un tableau des vitesses de propagation des ondes sismiques ; ces vitesses se réfèrent aux ondes longitudinales.

Une analyse de ces données montre que les roches ignées ont généralement des vitesses plus élevées que les roches sédimentaires. Ces vitesses varient dans les limites indiquées en fonction de la profondeur et des constantes élastiques. En général, pour un même type de roche, la vitesse augmente avec l'âge géologique et la profondeur.

Structure interne de la Terre (selon Gutenberg)

La chute de la vitesse des ondes P à 2900 km représente la limite du noyau. Puisque les ondes de cisaillement ne semblent pas s'y propager, le noyau externe agit comme un liquide. La discontinuité située à environ 50 km ou moins sous la surface du sol, connue sous le nom de discontinuité de Mohorovičić (ou Moho), représente la base de la croûte. La région située sous la croûte est appelée le Manteau, dont la partie extérieure (où les ondes P ont une vitesse de 8,1 km/s) voit sa vitesse augmenter avec de petites discontinuités jusqu'au noyau. À la limite du noyau, la vitesse des ondes P diminue fortement et les ondes S disparaissent, indiquant la nature liquide du noyau externe. Dans le noyau, la vitesse des ondes P (V_p) augmente rapidement avec la profondeur jusqu'au centre de la Terre. Ainsi, il est possible d'obtenir des courbes montrant la variation des constantes élastiques (telles que la compressibilité et la rigidité) avec la profondeur. Ces variations de vitesse permettent d'identifier les matériaux à l'intérieur de la Terre et d'imaginer leur nature et leur état. D'autres chercheurs ont conçu des modèles, tels que les modèles géodynamiques et géo-statiques, pour expliquer la structure interne de la Terre. Cependant, tous ces modèles décrivent l'intérieur de la Terre avec la même disposition fondamentale.