Manteau (géologie)
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Le manteau, en géologie, est une couche intermédiaire entre le noyau d'une planète et la partie superficielle et solide du matériau dont est faite la Terre (la croûte terrestre dans le cas de notre planète), une planète tellurique ou un corps rocheux suffisamment important pour avoir subi une différenciation planétaire.
Le manteau terrestre représente un peu plus de 80 % du volume de la Terre et environ 65 % de sa masse. Il est séparé de la croûte par la discontinuité de Mohorovičić (terme fréquemment abrégé en moho), et du noyau par la discontinuité de Gutenberg. Ces discontinuités marquent un contraste de densité entre les couches qu'elles séparent et portent chacune le nom du sismologue qui les a découvertes.
On distingue (en géochimie) un manteau supérieur, source des MORB (pour Mid-Ocean Ridge Basalts, les basaltes de dorsale) et un manteau inférieur source des OIB (Ocean Island Basalts, issus de points chauds tels Hawaii ou La Réunion).
D'un point de vue minéralogique, la transition du manteau supérieur vers le manteau inférieur s'effectue à 670 km de profondeur. On distingue ces deux phases par le fait qu'à cette profondeur, l'olivine ainsi que les pyroxènes qui composent le manteau, à cause de la température et la pression, est alors transformé en Perovskite l'élément majeur du manteau inférieur. Cette discontinuité est visible également par les ondes sismiques. Le manteau, d'une épaisseur d'environ 2 885 km, s'étend jusqu'au noyau externe.
Le manteau supérieur est divisé en deux parties séparées par une zone dans laquelle les ondes sismiques sont ralenties : la low velocity zone. La partie supérieure, du moho jusqu'à la LVZ est appelée manteau lithosphérique (du fait de son comportement plus cassant). La partie inférieure, dite manteau asthénosphérique, a un comportement ductile.
Composition
Le manteau est constitué d'un agrégat de cristaux d'olivine, de pyroxènes et d'autres composants basiques. Avec la profondeur, la pression et la température augmentent et les minéraux évoluent au cours de transitions de phases. Vers 400 km, l'olivine se transforme en wadsleyite : c'est l'entrée de la zone de transition observée par les sismologues, du fait du saut de vitesses sismiques. Vers 500 km, une nouvelle phase se met en place, la ringwoodite[1], mais est difficilement observée. Ensuite, à 670 km, apparaît la pérovskite, qui est le constituant majeur du manteau. Il existe aussi d'autres transitions, notamment pour les pyroxènes ou le passage à la phase de très haute pression qu'est la post-pérovskite.
Les processus de déformations de ces minéraux sont encore mal connus, surtout à grande profondeur. Cependant, il est raisonnablement admis que l'olivine se déforme suivant des plans cristallins entraînants des dislocations multiples.
Convection dans le manteau
La Terre possède une chaleur importante du fait de la radioactivité et de la chaleur d'accrétion initiale. Elle se refroidit en évacuant la chaleur à sa surface.
Pour cela, on connait trois mécanismes : conduction thermique, convection, transfert radiatif. Au niveau du manteau terrestre, la majeure partie du flux de chaleur est évacuée par la mise en mouvement des roches. En effet, du fait de la production de chaleur liée aux désintégrations radioactives et du flux provenant du noyau (faible), la matière devient plus légère et la convection a lieu. Ces mouvements à l'état solide sont à l'origine des mouvements des plaques lithosphériques et des points chauds.
La physique de ce phénomène est complexe. En effet, les propriétés physiques des matériaux solides sont très différentes de celle de l'eau ou de l'air par exemple.
Fusion partielle et volcans
Le manteau terrestre est solide mais néanmoins visqueux. La partie du manteau supérieur faisant partie de la lithosphère est solide, le restant du manteau supérieur est ductile. Le manteau inférieur est plus fortement visqueux.
La production de magma ne s'effectue qu'au niveau de zones de fusion partielle. Les principales zones sont les zones d'accrétion (ou dorsales océaniques), les zones de subduction et les points chauds. De petites zones du manteau supérieur, fondent partiellement, et remontent dans des chenaux vers la surface pour donner naissance à des volcans.
Notes et références
- ↑ (en) Rough diamond hints at vast quantities of water inside Earth, The Guardian, 12 mars 2014.
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