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1. La croûte terrestre

La croûte est la couche externe, épaisse de 5–10 km sous les océans et 30–70 km sous les continents.

• Croûte continentale : roches granitiques et métamorphiques, riches en quartz, feldspaths et micas (composition SIAL).

• Croûte océanique : basalte et gabbro, riches en plagioclase, pyroxènes et olivine (composition SIMA).

La discontinuité de Mohorovičić (Moho) marque la limite entre la croûte et le manteau supérieur, avec une augmentation des vitesses sismiques (de ~6,5 km/s à ~8 km/s), traduisant le passage des roches crustales aux péridotites.

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2. Le manteau terrestre

Le manteau s’étend jusqu’à 2 900 km et se compose principalement de péridotite (olivine et pyroxènes).

• Zone de transition (Manteau supérieur) (410–660 km) : olivine → wadsleyite → ringwoodite.

• Manteau inférieur (>660 km) : minéraux haute pression comme bridgmanite et ferropericlase.

2.1  Enveloppes mécaniques : lithosphère et asthénosphère

• Lithosphère : enveloppe rigide comprenant la croûte et la partie supérieure du manteau. Son épaisseur varie de 70 km sous les océans à 125–250 km sous les continents. Elle forme les plaques tectoniques.

• Asthénosphère : située sous la lithosphère (≈100–250 km jusqu’à 660 km), elle est ductile et partiellement fondue, ce qui permet la mobilité des plaques. Elle se caractérise par une baisse des vitesses sismiques et un comportement visco-plastique.

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3. Le noyau terrestre

• Noyau externe : liquide, composé de fer et nickel, avec des éléments légers. Sa convection génère le champ magnétique terrestre.

• Noyau interne : solide, constitué de fer cristallisé (hcp ou bcc) et de nickel, malgré des températures >5 000 K.

La discontinuité de Gutenberg (≈2 900 km) sépare le manteau inférieur du noyau externe. Elle se caractérise par la disparition des ondes S et une baisse des vitesses P, indiquant le passage des silicates à un alliage métallique.

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4. Importance des discontinuités et des enveloppes mécaniques

• La discontinuité de Mohorovičić (Moho), découverte en 1909 par le sismologue croate Andrija Mohorovičić, marque la frontière entre la croûte terrestre et le manteau supérieur, située entre 30 et 80 km de profondeur sous les continents et environ 0 à 15 km sous les océans. Elle se caractérise par une augmentation brutale de la vitesse des ondes sismiques, due au passage des roches de la croûte (granitiques ou basaltiques) aux péridotites du manteau. Cette interface est essentielle pour comprendre la structure interne de la Terre, la dynamique des plaques tectoniques et les processus de subduction. Elle joue un rôle majeur dans la répartition des matériaux et dans la convection mantellique qui alimente le volcanisme et la dérive des continents.

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• La discontinuité de Gutenberg, identifiée en 1914 par Beno Gutenberg, se situe à environ 2 900 km de profondeur et marque la limite entre le manteau solide et le noyau externe liquide. Elle se caractérise par la disparition des ondes S (qui ne se propagent pas dans les liquides) et par une forte diminution de la vitesse des ondes P. Cette interface est cruciale pour comprendre la composition du noyau, principalement constitué de fer et de nickel, et son rôle dans la génération du champ magnétique terrestre. La convection dans le noyau externe, favorisée par la chaleur provenant du manteau et par la cristallisation au niveau du noyau interne, est à l’origine de la géodynamo. La discontinuité de Gutenberg est donc un élément clé pour expliquer la dynamique interne et le comportement sismique de la Terre.

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• La discontinuité de Lehmann, identifiée en 1936 par la sismologue danoise Inge Lehmann, marque la frontière entre le noyau externe liquide et le noyau interne solide de la Terre, située à environ 5 100 km de profondeur. Elle se caractérise par un changement brutal dans la propagation des ondes sismiques, notamment les ondes P, révélant la présence d’un noyau interne solide au sein du noyau externe liquide.

  • ​- Sur le plan géophysique, cette interface joue un rôle essentiel dans la dynamique terrestre. Elle influence la génération du champ magnétique grâce à la convection dans le noyau externe, alimentée par la libération d’éléments légers lors de la cristallisation du fer. Ce processus, qui se produit à la discontinuité de Lehmann, entraîne la croissance du noyau interne et libère de la chaleur latente, contribuant au flux thermique vers le manteau. Ces échanges énergétiques prolongent la durée de vie du champ magnétique terrestre et participent au refroidissement global de la planète. 

  • - La cristallisation au niveau de cette interface est donc un mécanisme clé : le fer se solidifie en profondeur, formant des cristaux qui s’ajoutent au noyau interne, tandis que des éléments légers sont expulsés vers le noyau externe, intensifiant la convection. Cette dynamique interne, révélée par l’étude des ondes sismiques, illustre l’importance de la discontinuité de Lehmann dans la compréhension de la structure et de l’évolution thermique de la Terre.