Lithosphère et croûte terrestre

Notre Terre est constituée de nombreuses couches empilées les unes sur les autres. Cependant, c’est la croûte terrestre et la lithosphère que nous connaissons le mieux. Ce n’est pas surprenant : non seulement nous y vivons, mais nous y puisons la plupart des ressources naturelles dont nous disposons. Mais même les enveloppes supérieures de la Terre conservent des millions d’années d’histoire pour notre planète et l’ensemble du système solaire.

Lithosphère et croûte terrestre — 2 en 1

Ces deux termes reviennent si souvent dans la presse et la littérature qu’ils sont entrés dans le vocabulaire courant de l’homme moderne. Les deux mots désignent la surface de la Terre ou d’une autre planète, mais il existe une différence entre les concepts qui repose sur deux approches fondamentales : chimique et mécanique.

L’aspect chimique est la croûte terrestre

Si l’on divise la Terre en couches en fonction des différences de composition chimique, la couche supérieure de la planète est la croûte terrestre. Il s’agit d’une coquille relativement mince, qui se termine entre 5 et 130 kilomètres sous le niveau de la mer — la croûte océanique est plus mince et la croûte continentale, dans les régions montagneuses, est plus épaisse. Bien que 75 % de la masse de la croûte soit constituée uniquement de silicium et d’oxygène (non purs, liés entre eux par différentes substances), elle présente la plus grande diversité chimique de toutes les couches de la Terre.

Structure de la croûte terrestre

La richesse en minéraux — différentes substances et mélanges créés au cours des milliards d’années de l’histoire de la planète — joue également un rôle. La croûte terrestre contient non seulement des minéraux «natifs» créés par des processus géologiques, mais aussi des héritages organiques massifs comme le pétrole et le charbon, ainsi que des inclusions météoriques extraterrestres.

L’aspect physique est la lithosphère

Si l’on se base sur les caractéristiques physiques de la Terre, telles que la dureté ou l’élasticité, on obtient une image légèrement différente : les entrailles de la planète sont enveloppées dans la lithosphère (du grec lithos, «rocheux, dur», et sphaira, «sphère»). Elle est beaucoup plus épaisse que la croûte terrestre : la lithosphère s’étend jusqu’à 280 kilomètres de profondeur et recouvre même la partie supérieure solide du manteau !

Les caractéristiques de cette enveloppe correspondent parfaitement à son nom : c’est la seule couche solide de la Terre, à l’exception du noyau interne. Il est vrai que sa solidité est relative : la lithosphère terrestre est l’une des plus mobiles du système solaire, ce qui explique que la planète ait changé d’apparence plus d’une fois. Mais les compressions, courbures et autres changements élastiques importants prennent des milliers d’années, voire plus.

Les conséquences des déplacements des plaques lithosphériques. L’endroit le plus célèbre est la faille de San Andreas en Californie.

• Il est intéressant de noter qu’une planète peut ne pas avoir de croûte en surface. Par exemple, la surface de Mercure est constituée de son manteau solidifié ; la planète la plus proche du Soleil a perdu sa croûte il y a longtemps à la suite de nombreuses collisions.

En résumé, la croûte terrestre est la partie supérieure, chimiquement diversifiée, de la lithosphère, l’enveloppe dure de la Terre. À l’origine, elles avaient essentiellement la même composition. Mais lorsque seuls l’asthénosphère sous-jacente et les températures élevées affectaient les profondeurs, l’hydrosphère, l’atmosphère, les débris météoriques et les organismes vivants participaient activement à la formation des minéraux à la surface.

Plaques lithosphériques

Un autre trait qui distingue la Terre des autres planètes est la variété des différents types de paysages qui la composent. Bien sûr, l’air et l’eau ont joué un rôle incroyablement important, comme nous le verrons un peu plus loin. Mais même les formes de base du paysage planétaire de notre planète sont différentes d’une même Lune. Les mers et les montagnes de notre satellite sont des excavations dues au bombardement de météorites. Sur Terre, elles ont été formées par des centaines et des milliers de millions d’années de mouvement des plaques lithosphériques.

Vous avez probablement entendu parler des plaques : il s’agit d’énormes fragments stables de la lithosphère, qui dérivent dans l’asthénosphère fluide comme de la glace brisée sur une rivière. Cependant, il existe deux différences majeures entre la lithosphère et la glace :

• Les interstices entre les plaques sont petits et sont rapidement comblés par la matière en fusion qui en jaillit, et les plaques elles-mêmes ne s’effondrent pas sous l’effet des collisions.
• Contrairement à l’eau, le manteau n’a pas de courant constant qui puisse donner une direction de mouvement constante aux continents.

Par exemple, la force motrice de la dérive des plaques lithosphériques est la convection de l’asthénosphère, la partie principale du manteau — les flux chauds du noyau de la Terre remontent à la surface tandis que les flux froids redescendent. Étant donné que les continents varient en taille et que la topographie de leur face inférieure reflète les irrégularités de leur face supérieure, ils se déplacent également de manière inégale et irrégulière.

Plaques principales

Au cours des milliards d’années de mouvement des plaques lithosphériques, ils ont fusionné à plusieurs reprises pour former des supercontinents, avant de se séparer à nouveau. Dans un avenir proche, d’ici 200 à 300 millions d’années, un supercontinent appelé Pangaea Ultima devrait également se former. Nous vous recommandons de regarder la vidéo à la fin de l’article, qui montre clairement comment les plaques lithosphériques ont migré au cours des dernières centaines de millions d’années. En outre, la force et l’activité des mouvements continentaux sont déterminées par le réchauffement interne de la Terre : plus il est élevé, plus la planète se dilate, et plus les plaques lithosphériques se déplacent rapidement et librement. Cependant, depuis le début de l’histoire de la Terre, sa température et son rayon diminuent progressivement.

• Il est intéressant de noter que la dérive des plaques et l’activité géologique ne doivent pas nécessairement se nourrir de l’auto-échauffement interne de la planète. Par exemple, Io, un satellite de Jupiter, possède de nombreux volcans actifs. Ce n’est pas le noyau du satellite qui fournit l’énergie nécessaire à leur fonctionnement, mais la friction gravitationnelle avec Jupiter qui provoque le réchauffement de l’intérieur de Io.

Les limites des plaques lithosphériques sont très conventionnelles : certaines parties de la lithosphère s’enfoncent sous d’autres, et certaines, comme la plaque du Pacifique, sont cachées sous l’eau. Les géologues dénombrent aujourd’hui 8 plaques majeures qui couvrent 90 % des terres émergées de la planète :

• australienne
• antarctique
• africaine
• Eurasienne
• indienne
• Pacifique
• Amérique du Nord
• Amérique du Sud

Carte des plaques lithosphériques

Cette division est récente : la plaque eurasienne était constituée de parties distinctes il y a 350 millions d’années, et les montagnes de l’Oural, l’une des plus anciennes de la planète, se sont formées lorsqu’elles ont fusionné. Aujourd’hui encore, les scientifiques continuent d’explorer les failles et les fonds océaniques, découvrant de nouvelles plaques et affinant les limites des anciennes.

Activité géologique

Les plaques lithosphériques se déplacent très lentement : elles se chevauchent à une vitesse de 1 à 6 cm/an et s’éloignent au maximum de 10 à 18 cm/an. Mais c’est l’interaction entre les continents qui est à l’origine de l’activité géologique de la Terre, qui peut être ressentie à la surface : les éruptions volcaniques, les tremblements de terre et la formation de montagnes se produisent toujours dans les zones de contact des plaques lithosphériques.

However, there are exceptions — the so-called hot spots, which can exist deep in the lithospheric plates. In them, molten streams of asthenospheric matter burst upward, melting the lithosphere, which leads to increased volcanic activity and regular earthquakes. Most often this happens near the places where one lithospheric plate creeps over another — the lower, depressed part of the plate sinks into the Earth’s mantle, thereby increasing the pressure of magma on the upper plate. However, now scientists are inclined to the version that the «sunken» parts of the lithosphere are melting, increasing the pressure in the depths of the mantle and thereby creating upward flows. This may explain the anomalous remoteness of some hot spots from tectonic faults.

• An interesting fact is that shield volcanoes, characterized by their gentle shape, often form in hot spots. They erupt many times, expanding due to flowing lava. They are also the typical format of alien volcanoes. The most famous of them is the Olympus volcano on Mars, the highest point on the planet — its height reaches 27 kilometers!

Earth’s oceanic and continental crust

L’interaction des plaques entraîne également la formation de deux types différents de croûte terrestre : la croûte océanique et la croûte continentale. Comme les océans se trouvent généralement à la jonction de différentes plaques lithosphériques, leur croûte se modifie constamment, se fracturant ou étant absorbée par d’autres plaques. À l’endroit des fractures, il y a un contact direct avec le manteau, d’où s’élève le magma chauffé. Refroidi sous l’influence de l’eau, il forme une fine couche de basalte, la principale roche volcanique. La croûte océanique est ainsi entièrement renouvelée une fois tous les 100 millions d’années — les parties les plus anciennes, situées dans l’océan Pacifique, atteignent un âge maximal de 156 à 160 millions d’années.

Important : la croûte océanique n’est pas toute la croûte terrestre qui se trouve sous l’eau, mais seulement les parties les plus jeunes de la croûte à la jonction des continents. Une partie de la croûte continentale est immergée, dans la zone des plaques lithosphériques stables.

Âge de la croûte océanique (le rouge correspond à une croûte jeune, le bleu à une croûte ancienne). Agrandir l’image.

La croûte continentale, au contraire, est située dans des zones stables de la lithosphère — son âge dépasse parfois 2 milliards d’années, et certains minéraux sont apparus en même temps que la Terre ! L’absence de processus destructeurs actifs a permis le développement d’une épaisse couche de roches sédimentaires, ainsi que la préservation des couches intermédiaires des différentes époques du développement de la planète. Elle a également permis la création de substances métamorphiques, c’est-à-dire de minéraux formés par la chute de roches sédimentaires ou ignées dans des conditions inhabituelles. Les diamants sont des exemples frappants de ces minéraux.

La lithosphère et la croûte terrestre en astronomie

L’étude de la Terre se fait rarement pour le plaisir. Les scientifiques poursuivent souvent des objectifs pratiques très clairs. C’est notamment le cas de l’étude de la lithosphère : à la jonction des plaques lithosphériques, des gisements entiers de minerais et de minéraux précieux sont mis au jour, ce qui nécessiterait autrement le forage d’un puits d’un kilomètre de long. De nombreuses données sur la croûte terrestre ont été obtenues grâce aux gisements pétroliers : la recherche de gisements de pétrole et de gaz a permis aux scientifiques d’en apprendre beaucoup sur le fonctionnement interne de notre planète.

C’est pourquoi les astronomes s’attachent à étudier en détail la croûte des autres planètes, et ce pour une bonne raison : ses contours et son aspect révèlent tout le fonctionnement interne d’un objet cosmique. Par exemple, sur Mars, les volcans sont très hauts et entrent en éruption de façon répétée, alors que sur Terre, ils migrent constamment, surgissant périodiquement en de nouveaux endroits. Cela indique que sur Mars, il n’y a pas de mouvement actif des plaques lithosphériques comme sur Terre. Avec l’absence de champ magnétique, la stabilité de la lithosphère a été la principale preuve de l’arrêt du noyau de la planète rouge et du refroidissement progressif de son intérieur.

Date de publication: 12-26-2023

Mettre à jour la date: 12-26-2023