Ecran 1 : Un modèle pétrologique de Terre

Géochimistes et géophysiciens sont aujourd'hui en mesure de proposer un modèle pétrologique de Terre.
Dans ce modèle, les matériaux sont connus directement à l'affleurement ou déduits d'observations indirectes.

* La croûte continentale : globalement des granites, des micaschistes et des gneiss. Localement cette enveloppe est recouverte d’une mince couche de sédiments.

* La croûte océanique est représentée par des roches magmatiques plus denses que celles de la croûte continentale : des basaltes, des gabbros et des péridotites. Cette croute est également recouverte d’une mince couche de sédiments.

* Le manteau dont la roche représentative est une péridotite.

* Le noyau : probablement un assemblage de fer (80%) et de soufre (20%).

Comment en est-on arrivé là...

Ecran 2 : La surface terrestre se distingue de celle de la Lune...

Les surfaces de la Terre et de la Lune montrent deux aspects fondamentalement différents.
La surface de la Lune porte de nombreuses empreintes de cratères d'impact de météorites.

Comme la Terre et la Lune ont subi la même histoire et donc le même bombardement de météorites, la surface de la Terre, elle, a donc perdu la trace de ces cratères. Sa surface a été rajeunie, en partie par l'érosion, mais pas seulement...
S a surface est en mouvement : elle se renouvelle lentement mais surement !

Ecran 3: La surface de la Terre en mouvement !

L'observation des cartes de distribution des zones sismiques et volcaniques montre l’existence de domaines avec pas ou très peu de séismes et de volcanisme : ces domaines stables sont les plaques, de nature océanique, continentale ou à la fois océanique et continentale.

Aux frontières de ces plaques, des mouvements mesurées par satellites montrent l'existence de zones en divergence, avec création de surface : les dorsales et des zones en convergence avec destruction de surface : les chaînes de montagne et les zones de subduction.

Les plaques ont un mouvement horizontal de l'ordre de 1 à 10 cm par an. Elles présentent également d’importants mouvements verticaux, de l'ordre du mm/an, à l’origine de reliefs.

Ecran 4 : Le modèle de la tectonique des plaques

Des données géologiques passées confirment que les mouvements actuels des plaques existent depuis des milliards d'année,
Les roches dites métamorphiques, anciennes roches magmatiques ou sédimentaires, montrent que les enveloppes superficielles peuvent migrer vers les profondeurs de la Terre.
Cette dynamique verticale, au sein du manteau, est associée à des variations de pression et de température. Les minéraux des roches subissent alors des transformations chimiques et structurales... de nouvelles phases minéralogiques apparaissent.

Les mouvements des plaques sont nécessairemeent associés à des mouvements dans les milieux sous-jacents, c'est-à-dire dans le manteau.

Ecran 5 : Reconstituez la dérive des continents

A partir des données géologiques sur l'âge des fonds océaniques, il est possible de reconstituer la migration des continents par ouverture d'un océan; on peut faire cette exercice sur l'exemple de l'Océan Atlantique.

Ecran 6 : Echantillonner au fond des océans....

Dans les dorsales
Des submersibles ont permis d'observer la mise en place des basaltes à –3000 m de profondeur, dans les dorsales.
De grandes fractures permettent de voir sur le site de véritables coupes de l’enveloppe océanique. On observe sous les basaltes qui s'épanchent, d'autres roches magmatiques : des gabbros et des péridotites.
L’analyse chimique des péridotites montre que ce sont les roches mères des basaltes et des gabbros, par fusion partielle.

Dans les dorsales, zone où les plaques s'écartent, il y a donc production de croute océanique, par fusion de la roche du manteau superficiel : la péridotite.

Dans les zones océaniques stables
Des dragages ont permis d'échantillonner la surface de l'océan : les roches remontées sont des basaltes, des gabbros et des péridotites mais aussi les sédiments carbonatés et siliceux qui les recouvrent.

Ecran 7 : Echantillonner la surface des continents....

Dans les zones continentales stables

l'échantillonnage permet de recueillir des roches magmatiques (granites) et métamorphiques (micaschistes et gneiss ) et des roches sédimentaires (ancien dépot argileux ou siliceux, résultant de l’érosion des granites et des roches métamorphiques par agents externes comme l’eau).

Ecran 8 : Echantillonner la surface des continents....

Dans les zones continentales qui se fracturent

Dans la région de l'Afar, zone en divergence, des basaltes s'épanchent comme dans les dorsales. Ce sont les premiers pas tectoniques et magmatiques vers la mise en place d'un plancher océanique..

Dans d’autres régions continentales, des basaltes de chimie différente de celle des basaltes océaniques, sont mis en place. La roche mère est également une péridotite, que l’on peut trouver en fragments inclus dans ces basaltes (gisements dans les volcans du Massif Central). Ces fragments sont arrachés par le magma au cours de son ascension à travers le manteau superficiel : ce sont des témoins de la composition pétrologique du manteau, à 100 ou 200 kilomètres de profondeur.

Ecran 9 : Echantillonner la surface des continents....

Dans les zones de collision

Dans ce contexte géologique, d’importantes écailles de plaques continentales et océaniques se chevauchent. Elles sont accessibles à l’observation et offrent une vue pétrologique de la croûte continentale, confirmant la nature granitique, micaschisteuse et gneissique de cette enveloppe.
Dans les chaînes de montagne, des lambeaux de manteau sont également accessibles directement à l'affleurement...

Problème : Comment échantillonner le manteau profond et le noyau ?
l'apport des météorites...