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THERMODYNAMIQUE INTERNE
DE LA TERRE & TECTONIQUE DES PLAQUES

La thermodynamique interne de Terre, plus souvent appelée dynamique, est essentiellement liée à la déperdition de chaleur due à la désintégration de certains éléments radioactifs.

(voir la page consacrée à la chaleur interne de la Terre).

C’est elle qui engendre la géodynamique interne que sont les mouvements et mécanismes qui déplacent les continents, la tectonique des plaques.

( voir la page consacrée à le tectonique des plaques et la paléogéographie).

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Fond Rappel Structure Interne Terre.jpg

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THERMODYNAMIQUE INTERNE & PLAQUES TECTONIQUES.

Les plaques tectoniques flottent sur le manteau.

Le manteau n’est pas liquide, ce n’est pas un magma liquide comme les laves que nous voyons s’écouler des volcans. car les minéraux qui s’y trouvent, malgré les très hautes températures subissent une très forte pression qui les empêche de fondre, ils forment donc un milieu visqueux qu’il est difficile d’imaginer.

Sur le diagramme suivant on voit l’augmentation de température et de pression dans la profondeur.

GRADIENT DES TEMPERATURES ET PRESSIONS.jpg

La température de fusion augmente avec la pression. C’est pourquoi on des minéraux solide dans les roches du manteau.

La bridgmanite représente plus du tiers des roches de la terre, mais elle n'existe que dans le manteau inférieur. C’est un silicate de magnésium et de fer très abondant dans le manteau terrestre, de formule (Mg,Fe)SiO3.

 

Sur le diagramme suivant, l’on peut voir que la courbe de température de fusion de ce minéral est beaucoup plus élevée que la température moyenne à toutes les profondeurs, ce qui explique que cette roche reste solide.

Etat de la Bridgmanite dans le manteau.jpg

LA CONVECTION

Définition en physique : C'est un transport de chaleur dans un corp déformable, par déplacement de molécules. La chaleur fait vibrer les atomes, elle se transmet par conduction, d'une molécule à l'autre, en dilatant sa masse volumique devenant ainsi plus légère. La poussé d'Archimède est le moteur de la convection, les molécules froide donc plus lourdes s'enfonce sous l'effet de la gravité et poussent les plus légères, chaudes vers le haut.

Convection.png

Située dans un milieu interplanétaire froid, la Terre est un corp chaud. Ainsi, depuis 4,55 milliards d'années, depuis sa formation, elle se refroidit en évacuant sa chaleur produite constamment par la désintégration de ses éléments radioactifs vers l'extérieur. Son refroidissement est très lent.

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Comme expliqué sur la page structure de la Terre, celle-ci est composées de trois partie, la croûte située en surface, très fine, relativement froide et solide, le manteau et le noyau.

En ce qui concerne le fonctionnement mécanique des roches, le manteau supérieur est est formé par deux régions concentriques avec des caractéristiques thermiques et mécaniques distinctes :

  • la lithosphère, comprenant la croûte et le manteau supérieur, elle est très rigide et relativement froide, 

  • l'asthénosphère, plus chaude et légèrement moins rigide, elle est capable de se déformer avec des échelles de temps très  importantes. C'est dans cette partie que la convection intervient

Le manteau inférieur peut également se déformer.

Les très lents mouvements de convection du manteau visqueux (quelques centimètres par an),  provoqués par la chaleur, générée par la désintégration des éléments radioactifs (voir ici), déplacent les plaques qui entrent en collision, les remontées de magma provoquent la création de croûte.

La lithosphère est formée de fragments qui flottent sur l'asthénosphère plastique, ils se déplacent à des vitesses variables, quelques centimètres par an et dans des directions différentes.

Cette dynamique entraîne des mouvements de :

- coulissage, failles. Là où une plaque se déplace plus vite dans une région que dans la région voisine, il y a rupture de cette plaque, on appelle cela une limite transformante, il n'y a ni perte de matière, ni construction ;

- divergence, dorsales et rifts. Là où il y a une remontée de magma, les plaques divergent (s'éloignent), il y a création de croûte ;

- de subduction, fosses de subduction et arcs volcaniques, lorsqu'il y a collision entre deux plaques qui convergent l'une vers l'autre, l'une est plongée dans le manteau qui la "digère", il y a destruction de croûte.

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