Définition
A l’image du système Terre, la terre interne ou géosphère, présente une structure en enveloppes concentriques qui se caractérisent par des compositions chimiques, issues de celle du système solaire originel, et des propriétés physiques spécifiques.
Leurs limites se marquent en particulier par des fortes variations des ondes sismiques qui peuvent traverser la Terre. Plus un milieu est dense et rigide, plus la vitesse de propagation des ondes est rapide. Aussi ces limites sont appelées « discontinuités », sous entendues de vitesse, auxquelles sont attribuées les noms de leurs découvreurs. Depuis la surface vers le centre de la Terre, on traverse d’abord la croûte, le manteau, le noyau externe puis enfin le noyau interne.
L’épaisseur de la croûte varie de quelques kilomètres sous les océans (5-10 km) à 60-70 km sous les grandes chaînes de montagnes. Elle est en moyenne de 30 km sous les continents. Sa limite avec le manteau sous-jacent est la discontinuité de Mohorovicic ou plus simplement le Moho. Le manteau se poursuit jusque 2900 km de profondeur, sa limite avec le noyau est la discontinuité de Guntenberg.
Enfin le noyau externe se rencontre entre 2900 km et 5600 km, sa limite avec le noyau interne, qui se poursuit jusqu’au centre de la Terre, c'est-à-dire jusqu’à quelques 6580 km (valeur moyenne du rayon de la Terre), étant appelée la discontinuité de Lehmann. La croûte, comparée aux autres enveloppes, est très riche en silice et en aluminium, le manteau en fer et magnésium et le noyau en fer et nickel.
La composition de la croûte est différente suivant qu’elle se situe sous les continents ou sous les océans. Dans ce dernier cas, sa composition se rapproche de celle du manteau, elle est beaucoup plus riche en fer et en magnésium que peut l’être la croûte continentale.
De part leur composition chimique différente, ces enveloppes ont des densités différentes : 2,7 en moyenne pour la croûte continentale, 3,1 pour la croûte océanique, 3,3 à 3,5 pour la manteau, 10 pour le noyau externe et 14 pour la noyau interne (ce qui entraîne une densité moyenne pour la Terre de 5,5).
Autrement dit, plus on s’enfonce vers le centre de la Terre, plus la densité et donc la pression dite lithostatique, c’est à dire liée au poids des roches sus-jacentes, augmente.
Exemple
Par exemple l’augmentation de la pression, encore appelée gradient de pression, à l’intérieur de la croûte continentale est de 27 MPa (27x 106 Pa) par km, elle de 33 MPa (33 x 106 Pa) dans le manteau, et la pression régnant au centre de la Terre est de l’ordre de 360 GPa (360 x 109 Pa).
Ainsi la pression au niveau du Moho à l’aplomb d’une chaîne de montagnes peut atteindre des valeurs de l’ordre de 2GPa, soit 20 milles fois la pression atmosphérique, et la pression au centre de la Terre est 3, 6 millions de fois la pression atmosphérique.
Une autre caractéristique physique fondamentale de la Terre, liée à son origine et sa composition chimique, est l’augmentation de la température avec la profondeur, soit son gradient géothermique. Dans la croûte continentale ce gradient est en moyenne de 20°C /km, il est de l’ordre de 10°C/km dans le manteau, et la température qui règne au centre de la Terre est de l’ordre de 5000°C.
A l’exception du noyau externe liquide (sa viscosité est estimée être proche de celle de l’eau), les autres enveloppes sont solides, c’est à dire qu’elles sont composées de roches elles-mêmes constitués de cristaux. L’intérieur de la Terre n’est pas, à l’exception du noyau externe, composé d’un magma fluide sur lequel reposerait une mince couche rigide comme l’envisageait initialement l’hypothèse de la dérive des continents d’Alfred Wegener au début du XXème siècle. Si ces enveloppes sont solides elles peuvent néanmoins se déformer à des vitesses très lentes.
