بنية باطن الأرض: النموذج الكيميائي والنموذج الريولوجي
1. أهداف الدرس
في نهاية هذا الدرس، ينبغي أن تكون قادرًا على:
تقديم النموذج الكيميائي لباطن الأرض (قشرة، وشاح، نواة) بحدوده وأعماقه وكثافاته؛
تقديم النموذج الريولوجي (ليتوسفير، أستينوسفير، ميزوسفير، نواة) وتحديد المعيار الذي يقوم عليه؛
تعليل كون النموذجين غير متطابقين، وإبراز موضع التداخل بينهما؛
التمييز بين حدّ موهو وحدّ الليتوسفير/الأستينوسفير، وهو أحد أكثر الالتباسات تكرارًا؛
وصف تغيّر الكثافة والضغط والحرارة مع العمق، وقراءة منحنى الجيوتيرم (géotherme)؛
تعليل كون النواة الداخلية صلبة رغم حرارتها الأعلى، بمقارنة الجيوتيرم بمنحنى الانصهار.
2. النموذج الكيميائي: تقسيم حسب التركيب
يقوم هذا النموذج على معيار واحد: طبيعة المادة وتركيبها الكيميائي، وحدودُه هي الحدود الكيميائية التي أثبتتها السيزمولوجيا (موهو وغوتنبرغ).
الغلاف
العمق
الكثافة
التركيب الأساسي
القشرة القارية
0 إلى 30–70 كم
≈ 2,7
صخور غرانيتية (سيليسيوم وألومنيوم)، غنية بالعناصر غير المتوافقة
القشرة المحيطية
0 إلى 6–10 كم
≈ 2,9–3,0
صخور بازلتية وغابرو (سيليسيوم ومغنيزيوم وحديد)
الوشاح (علوي، انتقالي، سفلي)
من موهو إلى 2900 كم
3,3 ⟵ 5,6
سيليكات المغنيزيوم والحديد؛ بيريدوتيت في الوشاح العلوي
النواة الخارجية
2900 إلى 5100 كم
9,9 ⟵ 12,2
حديد-نيكل سائل مع عناصر خفيفة (كبريت، أكسجين، سيليسيوم)
النواة الداخلية
5100 إلى 6371 كم
≈ 13
حديد-نيكل صلب
القاعدة المنظِّمة: الكثافة تتزايد من السطح إلى المركز، وهذا ما يتوقّعه التمايز الثقالي المدروس في الدرس 131. ويمثل الوشاح وحده نحو 82% من حجم الأرض، والنواة نحو 32% من كتلتها.
3. النموذج الريولوجي: تقسيم حسب السلوك الميكانيكي
يقوم هذا النموذج على معيار مختلف تمامًا: كيف تتشوّه المادة تحت الإجهاد — هل تسلك سلوكًا صلبًا هشًّا/مرنًا أم سلوكًا لدنًا قابلًا للجريان البطيء؟
الغلاف
العمق التقريبي
السلوك الميكانيكي
الليتوسفير (lithosphère)
0 إلى 100 كم (محيطي: من بضعة كم إلى 100 كم؛ قاري: حتى 150–200 كم)
صلب وجاسئ: يتشوّه بالكسر أو بالمرونة، ويتحرك ككتلة واحدة ⟵ هو الصفيحة التكتونية
الأستينوسفير (asthénosphère)
100 إلى نحو 250 كم
لدن: يتشوّه بالجريان البطيء؛ مادته قريبة من حرارة انصهارها
الميزوسفير (mésosphère)
من نحو 250 كم إلى 2900 كم
صلب أكثر جساءة نسبيًّا بفعل الضغط، مع حمل حراري بطيء جدًّا
النواة الخارجية
2900 إلى 5100 كم
سائلة
النواة الداخلية
5100 إلى 6371 كم
صلبة
الحجة الزلزالية على الأستينوسفير: هي منطقة السرعات الضعيفة (LVZ) التي ظهرت على منحنى السرعة/العمق في الدرس السابق. انخفاض V_P وV_S معًا بين 100 و250 كم يترجم مادةً أقل صلابة، قريبة من حرارة انصهارها وربما منصهرة جزئيًّا بنسبة ضعيفة.
4. مقارنة النموذجين: لماذا لا يتطابقان؟
هذا هو قلب الدرس. النموذجان يصفان نفس الأرض بمعيارين مختلفين، فتختلف حدودهما:
نقطة التداخل الحاسمة: الليتوسفير ليس هو القشرة. الليتوسفير = القشرة + الجزء العلوي الجاسئ من الوشاح. فحدّ موهو يمرّ داخل الليتوسفير ولا يحدّه. وبذلك يكون الوشاح العلوي موزّعًا على غلافين ريولوجيين: جزء منه ليتوسفيري جاسئ، وجزء منه أستينوسفيري لدن، رغم أن تركيبه الكيميائي واحد (بيريدوتيت).
النتيجة المفهومية: الفرق بين الليتوسفير والأستينوسفير ليس فرقًا في الطبيعة بل في الحالة الحرارية والميكانيكية. وهذا ما يفسّر أيضًا لماذا يزداد سُمك الليتوسفير المحيطي مع الابتعاد عن الظهرة: تبرُّد الوشاح العلوي يحوّله تدريجيًّا من لدن إلى جاسئ.
صورة 1 — قيد الإعدادوصف الوثيقة
خطاطة علمية تعليمية بأسلوب كتاب مدرسي، رسم مسطح (flat vector) بألوان هادئة متباينة، تعرض مقطعًا عموديًّا واحدًا للأرض من السطح إلى المركز، مقسومًا طوليًّا إلى عمودين متلاصقين يتقاسمان نفس سلّم الأعماق المرسوم في الوسط ومُدرّج (0، 100، 250، 410، 660، 2900، 5100، 6371 كم): العمود الأيمن مُعنون «النموذج الكيميائي» ومقسّم بألوان إلى: قشرة رقيقة، وشاح علوي، وشاح انتقالي، وشاح سفلي، نواة خارجية، نواة داخلية، مع تسمية حدّ موهو وحدّ غوتنبرغ وحدّ ليمان؛ العمود الأيسر مُعنون «النموذج الريولوجي» ومقسّم بألوان مختلفة إلى: ليتوسفير، أستينوسفير، ميزوسفير، نواة خارجية سائلة، نواة داخلية صلبة. في الأعلى تكبير (loupe) للمائة كيلومتر الأولى يُظهر بوضوح أن حدّ موهو يمرّ **داخل** الليتوسفير، مع سهم وتسمية «الليتوسفير = القشرة + الجزء الجاسئ من الوشاح العلوي»، وسهم آخر يبيّن أن نفس البيريدوتيت يوجد على جانبي حدّ الليتوسفير/الأستينوسفير مع تسمية «نفس التركيب، سلوك مختلف». خلفية بيضاء نظيفة، تسميات بخط عربي واضح، رسم دقيق علميًا
5. تغيّر البارامترات الفيزيائية مع العمق
5.1 الكثافة والضغط
الكثافة: تتزايد من 2,7 في القشرة إلى نحو 13 في النواة الداخلية، بقفزات عند الحدود الكيميائية (خصوصًا عند غوتنبرغ: من 5,6 إلى 9,9).
الضغط: يتزايد بانتظام مع العمق بفعل وزن الأعمدة العلوية، من الضغط الجوي عند السطح إلى نحو 360 جيغاباسكال في المركز، أي أكثر من ثلاثة ملايين ضعف الضغط الجوي.
5.2 الحرارة والجيوتيرم
الجيوتيرم (géotherme) هو منحنى تغيّر الحرارة بدلالة العمق. وشكله ليس خطيًّا:
تزايد سريع جدًّا في الليتوسفير (نحو 30 °م/كم في القشرة القارية)، لأن نقل الحرارة فيه يتم بـالتوصيل (conduction)، وهو آلية غير فعّالة؛
تزايد بطيء جدًّا في الوشاح اللدن، لأن نقل الحرارة يتم فيه بـالحمل الحراري (convection)، وهو آلية فعّالة تجانس الحرارة؛
تبلغ الحرارة نحو 1300 °م عند قاعدة الليتوسفير، ونحو 3700 °م عند حدّ غوتنبرغ، وتُقدَّر بين 5000 و6000 °م في المركز.
هذا الشكل هو التفسير المباشر لسُمك الليتوسفير: قاعدة الليتوسفير تُعرَّف عمليًّا بـإيزوتيرم 1300 °م تقريبًا، أي أن كل مادة وشاحية أبرد من هذا الحد تسلك سلوكًا جاسئًا، وكل مادة أسخن منه تسلك سلوكًا لدنًا.
5.3 لماذا النواة الداخلية صلبة والخارجية سائلة؟
هذه المفارقة الظاهرية سؤال امتحاني كلاسيكي، وجوابه في مقارنة منحنيين، لا منحنى واحد:
الجيوتيرم: حرارة المادة الفعلية في كل عمق؛
منحنى الانصهار (solidus): الحرارة اللازمة للانصهار في كل عمق، وهي تتزايد مع الضغط.
النتيجة:
في النواة الخارجية: الجيوتيرم أعلى من منحنى الانصهار ⟵ المادة سائلة؛
في النواة الداخلية: الضغط الهائل يرفع منحنى الانصهار بقوة حتى يتجاوز الجيوتيرم ⟵ المادة صلبة رغم أن حرارتها أعلى.
المبدأ العام المستفاد: الحالة الفيزيائية لا تتحدد بالحرارة وحدها، بل بـموقع الحرارة الفعلية بالنسبة إلى حرارة الانصهار عند ذلك الضغط. ونفس المبدأ يفسّر لدونة الأستينوسفير: فيها يقترب الجيوتيرم من منحنى الانصهار دون أن يبلغه، فتكون المادة على وشك الانصهار، وهو ما يكفي لفقدان جزء كبير من صلابتها.
صورة 2 — قيد الإعدادوصف الوثيقة
رسم بياني علمي تعليمي بأسلوب كتاب مدرسي، رسم مسطح (flat vector) على شبكة إحداثيات نظيفة، بمحور أفقي مُسمّى «الحرارة (°م)» مدرّج من 0 إلى 6000، ومحور عمودي مُسمّى «العمق (كم)» متجه نحو الأسفل ومدرّج من 0 إلى 6371 مع تعليم الأعماق 100، 660، 2900 و5100 كم بخطوط أفقية متقطعة. منحنيان: منحنى أحمر متصل مُسمّى «الجيوتيرم» يرتفع بشدة في المائة كيلومتر الأولى ثم يصبح شبه عمودي (تزايد بطيء) عبر الوشاح ثم يرتفع من جديد في النواة؛ ومنحنى أزرق متقطع مُسمّى «منحنى الانصهار (solidus)» يقع فوق الجيوتيرم في الوشاح، ثم يهبط تحته في مجال النواة الخارجية، ثم يعلوه من جديد في مجال النواة الداخلية. تُظلَّل المنطقة التي يعلو فيها الجيوتيرم منحنى الانصهار بلون برتقالي شفاف مع تسمية «الجيوتيرم فوق منحنى الانصهار ⟵ نواة خارجية سائلة»، ويُعلَّم مجال النواة الداخلية بتسمية «منحنى الانصهار فوق الجيوتيرم ⟵ نواة داخلية صلبة»، ويُعلَّم مجال 100–250 كم بتسمية «تقارب المنحنيين ⟵ أستينوسفير لدن». إلى اليمين شريطان عموديان مصغّران يبيّنان تزايد الكثافة (من 2,7 إلى 13) وتزايد الضغط (من 0 إلى 360 جيغاباسكال) مع العمق. خلفية بيضاء نظيفة، تسميات بخط عربي واضح، دقة علمية في شكل المنحنيات
6. أخطاء شائعة وفخاخ الامتحان
الخطأ الشائع
التصويب
اعتبار الليتوسفير مرادفًا للقشرة
الليتوسفير = القشرة + الجزء الجاسئ من الوشاح العلوي؛ موهو يمرّ داخله
جزؤه العلوي الأبرد ليتوسفيري جاسئ، رغم وحدة التركيب
اعتبار سُمك الليتوسفير ثابتًا
يزداد بالتبرّد: رقيق قرب الظهرات، سميك في الليتوسفير القاري القديم
تفسير سيولة النواة الخارجية بأنها «الأسخن»
النواة الداخلية أسخن وهي صلبة؛ الفيصل هو موقع الجيوتيرم بالنسبة إلى منحنى الانصهار عند الضغط الموافق
اعتبار الجيوتيرم خطًّا مستقيمًا
منحنى غير خطي: تزايد سريع في الليتوسفير (توصيل) وبطيء جدًّا في الوشاح (حمل حراري)
تعميم القشرة بنوع واحد
قشرتان مختلفتان في السمك والكثافة والتركيب: قارية غرانيتية ومحيطية بازلتية
7. خلاصة
النموذج الكيميائي يقسّم الأرض حسب التركيب: قشرة (قارية 2,7 وغرانيتية / محيطية 2,9–3,0 وبازلتية)، وشاح بيريدوتيتي حتى 2900 كم، نواة خارجية سائلة حتى 5100 كم، ونواة داخلية صلبة.
النموذج الريولوجي يقسّمها حسب السلوك الميكانيكي: ليتوسفير جاسئ (≈ 100 كم)، أستينوسفير لدن (100–250 كم، وهو منطقة السرعات الضعيفة)، ميزوسفير، ثم النواة.
النموذجان لا يتطابقان: الليتوسفير = القشرة + وشاح علوي جاسئ، وموهو يمرّ داخله؛ فالفرق بين الليتوسفير والأستينوسفير حراري-ميكانيكي لا كيميائي.
الكثافة تتزايد من 2,7 إلى 13، والضغط من الضغط الجوي إلى نحو 360 جيغاباسكال.
الجيوتيرم غير خطي: تزايد سريع في الليتوسفير بالتوصيل، وبطيء في الوشاح بالحمل الحراري؛ وقاعدة الليتوسفير تقابل عمليًّا إيزوتيرم 1300 °م.
الحالة الفيزيائية تتحدد بمقارنة الجيوتيرم بمنحنى الانصهار: النواة الخارجية سائلة لأن الجيوتيرم يعلوه، والنواة الداخلية صلبة لأن الضغط يرفع منحنى الانصهار فوق الجيوتيرم.
الدرس الموالي
الدرس 136: تركيب أغلفة الأرض — الحجج البتروغرافية والتحولات المعدنية — يختم المحور الفرعي بالجواب عن سؤال «كيف نعرف تركيب ما لا نراه؟»: الأوفيوليت والأنكلافات والنيازك والتجارب تحت ضغط عالٍ، مع تتبّع التحولات المعدنية للأوليفين التي تفسّر حدّي 410 و660 كم.
La structure interne du globe : modèle chimique et modèle rhéologique
1. Objectifs de la leçon
À la fin de cette leçon, vous devez être capable de :
présenter le modèle chimique de l'intérieur du globe (croûte, manteau, noyau), ses limites, ses profondeurs et ses masses volumiques ;
présenter le modèle rhéologique (lithosphère, asthénosphère, mésosphère, noyau) et préciser le critère sur lequel il repose ;
justifier que les deux modèles ne se superposent pas et identifier le point de recouvrement entre eux ;
distinguer la discontinuité de Moho de la limite lithosphère/asthénosphère, l'une des confusions les plus fréquentes ;
décrire la variation de la masse volumique, de la pression et de la température avec la profondeur, et lire une courbe de géotherme ;
justifier que la graine est solide malgré une température plus élevée, en comparant le géotherme à la courbe de fusion.
2. Le modèle chimique : un découpage fondé sur la composition
Ce modèle repose sur un seul critère : la nature et la composition chimique du matériau, et ses limites sont les discontinuités chimiques établies par la sismologie (Moho et Gutenberg).
Enveloppe
Profondeur
Masse volumique
Composition dominante
Croûte continentale
0 à 30–70 km
≈ 2,7
roches granitiques (silicium et aluminium), riches en éléments incompatibles
Croûte océanique
0 à 6–10 km
≈ 2,9–3,0
basaltes et gabbros (silicium, magnésium, fer)
Manteau (supérieur, de transition, inférieur)
du Moho à 2900 km
3,3 ⟶ 5,6
silicates de magnésium et de fer ; péridotite dans le manteau supérieur
Noyau externe
2900 à 5100 km
9,9 ⟶ 12,2
fer-nickel liquide avec des éléments légers (soufre, oxygène, silicium)
Graine
5100 à 6371 km
≈ 13
fer-nickel solide
Règle organisatrice : la masse volumique augmente de la surface vers le centre, ce qu'implique précisément la différenciation gravitaire étudiée en leçon 131. Le manteau représente à lui seul environ 82 % du volume de la Terre, et le noyau environ 32 % de sa masse.
3. Le modèle rhéologique : un découpage fondé sur le comportement mécanique
Ce modèle repose sur un critère tout différent : la manière dont le matériau se déforme sous contrainte — comportement rigide (cassant ou élastique) ou comportement ductile permettant un écoulement lent ?
Enveloppe
Profondeur approximative
Comportement mécanique
Lithosphère
0 à 100 km (océanique : de quelques km à 100 km ; continentale : jusqu'à 150–200 km)
rigide : se déforme par rupture ou élasticité et se déplace d'un seul bloc ⟶ c'est la plaque tectonique
Asthénosphère
100 à environ 250 km
ductile : se déforme par écoulement lent ; son matériau est proche de sa température de fusion
Mésosphère
d'environ 250 km à 2900 km
solide, relativement plus rigide sous l'effet de la pression, avec une convection très lente
Noyau externe
2900 à 5100 km
liquide
Graine
5100 à 6371 km
solide
L'argument sismique de l'asthénosphère : c'est la zone à faible vitesse (LVZ) apparue sur la courbe vitesse-profondeur de la leçon précédente. La baisse simultanée de V_P et V_S entre 100 et 250 km traduit un matériau moins rigide, proche de sa température de fusion et peut-être partiellement fondu en faible proportion.
4. Comparer les deux modèles : pourquoi ne coïncident-ils pas ?
C'est le cœur de la leçon. Les deux modèles décrivent la même Terre selon deux critères différents, d'où des limites différentes :
Modèle chimique
Modèle rhéologique
Critère
composition du matériau
comportement mécanique
Première limite
Moho (6–70 km) : croûte / manteau
limite lithosphère/asthénosphère (≈ 100 km) : rigide / ductile
Argument
saut de vitesse des ondes (expérience de Mohorovičić)
zone à faible vitesse (LVZ)
Usage
comprendre l'origine des roches et la différenciation
comprendre la tectonique des plaques et les mouvements
Le point de recouvrement décisif : la lithosphère n'est pas la croûte. Lithosphère = croûte + partie supérieure rigide du manteau. Le Moho passe donc à l'intérieur de la lithosphère et ne la limite pas. Le manteau supérieur se répartit ainsi entre deux enveloppes rhéologiques : une partie lithosphérique rigide et une partie asthénosphérique ductile, alors que sa composition chimique est la même (péridotite).
Conséquence conceptuelle : la différence entre lithosphère et asthénosphère n'est pas une différence de nature mais d'état thermique et mécanique. C'est aussi ce qui explique l'épaississement de la lithosphère océanique à mesure qu'on s'éloigne de la dorsale : en refroidissant, le manteau supérieur passe progressivement du ductile au rigide.
Image 1 — en préparationDescription
Schéma scientifique pédagogique de style manuel scolaire, illustration vectorielle plate aux couleurs sobres contrastées, présentant une coupe verticale unique de la Terre de la surface au centre, partagée dans la longueur en deux colonnes accolées partageant la même échelle de profondeur tracée au milieu et graduée (0, 100, 250, 410, 660, 2900, 5100, 6371 km) : la colonne de gauche est intitulée « modèle chimique » et découpée en couleurs en croûte très mince, manteau supérieur, manteau de transition, manteau inférieur, noyau externe, graine, avec les annotations de la discontinuité de Moho, de Gutenberg et de Lehmann ; la colonne de droite est intitulée « modèle rhéologique » et découpée en couleurs différentes en lithosphère, asthénosphère, mésosphère, noyau externe liquide, graine solide. En haut, un agrandissement en loupe des cent premiers kilomètres montre clairement que le Moho passe **à l'intérieur** de la lithosphère, avec une flèche et la légende « lithosphère = croûte + partie rigide du manteau supérieur », et une seconde flèche indiquant que la même péridotite se trouve de part et d'autre de la limite lithosphère/asthénosphère, légendée « même composition, comportement différent ». Fond blanc épuré, annotations en français, rendu scientifiquement exact
5. Variation des paramètres physiques avec la profondeur
5.1 Masse volumique et pression
Masse volumique : elle passe de 2,7 dans la croûte à environ 13 dans la graine, avec des sauts aux limites chimiques (en particulier à Gutenberg : de 5,6 à 9,9).
Pression : elle augmente régulièrement avec la profondeur sous le poids des colonnes sus-jacentes, de la pression atmosphérique en surface à environ 360 gigapascals au centre, soit plus de trois millions de fois la pression atmosphérique.
5.2 Température et géotherme
Le géotherme est la courbe de variation de la température en fonction de la profondeur. Sa forme n'est pas linéaire :
augmentation très rapide dans la lithosphère (environ 30 °C/km dans la croûte continentale), car la chaleur y est transportée par conduction, mécanisme peu efficace ;
augmentation très lente dans le manteau ductile, car la chaleur y est transportée par convection, mécanisme efficace qui homogénéise la température ;
la température atteint environ 1300 °C à la base de la lithosphère, environ 3700 °C à la discontinuité de Gutenberg, et est estimée entre 5000 et 6000 °C au centre.
Cette forme explique directement l'épaisseur de la lithosphère : la base de la lithosphère se définit pratiquement par l'isotherme 1300 °C : tout matériau mantellique plus froid que ce seuil se comporte de façon rigide, tout matériau plus chaud se comporte de façon ductile.
5.3 Pourquoi la graine est-elle solide et le noyau externe liquide ?
Ce paradoxe apparent est une question d'examen classique, et sa réponse tient à la comparaison de deux courbes, non d'une seule :
le géotherme : la température réelle du matériau à chaque profondeur ;
la courbe de fusion (solidus) : la température nécessaire à la fusion à chaque profondeur, qui augmente avec la pression.
Il en résulte :
dans le noyau externe : le géotherme est au-dessus de la courbe de fusion ⟶ matériau liquide ;
dans la graine : la pression énorme relève fortement la courbe de fusion jusqu'à dépasser le géotherme ⟶ matériau solide bien que plus chaud.
Principe général à retenir : l'état physique n'est pas déterminé par la seule température, mais par la position de la température réelle par rapport à la température de fusion à la pression considérée. Le même principe explique la ductilité de l'asthénosphère : le géotherme y approche la courbe de fusion sans l'atteindre, si bien que le matériau est au bord de la fusion — ce qui suffit à lui faire perdre une grande part de sa rigidité.
Image 2 — en préparationDescription
Graphique scientifique pédagogique de style manuel scolaire, illustration vectorielle plate sur une grille de coordonnées épurée, avec un axe horizontal annoté « température (°C) » gradué de 0 à 6000 et un axe vertical annoté « profondeur (km) » orienté vers le bas et gradué de 0 à 6371, les profondeurs 100, 660, 2900 et 5100 km étant repérées par des lignes horizontales en pointillés. Deux courbes : une courbe rouge continue annotée « géotherme », qui s'élève fortement dans les cent premiers kilomètres puis devient quasi verticale (augmentation lente) à travers le manteau avant de remonter dans le noyau ; et une courbe bleue en pointillés annotée « courbe de fusion (solidus) », située au-dessus du géotherme dans le manteau, passant au-dessous dans le domaine du noyau externe, puis repassant au-dessus dans le domaine de la graine. La zone où le géotherme dépasse la courbe de fusion est ombrée en orangé translucide avec la légende « géotherme au-dessus de la courbe de fusion ⟶ noyau externe liquide » ; le domaine de la graine porte la légende « courbe de fusion au-dessus du géotherme ⟶ graine solide » ; le domaine 100–250 km porte la légende « courbes rapprochées ⟶ asthénosphère ductile ». À droite, deux bandes verticales réduites montrent l'augmentation de la masse volumique (de 2,7 à 13) et celle de la pression (de 0 à 360 gigapascals) avec la profondeur. Fond blanc épuré, annotations en français, tracé des courbes scientifiquement exact
6. Erreurs fréquentes et pièges d'examen
Erreur fréquente
Correction
Employer lithosphère comme synonyme de croûte
lithosphère = croûte + partie rigide du manteau supérieur ; le Moho passe à l'intérieur
Prendre le Moho pour la limite lithosphère/asthénosphère
deux limites distinctes selon deux critères : le Moho est chimique (≈ 6–70 km), la limite rhéologique est thermo-mécanique (≈ 100 km)
Décrire l'asthénosphère comme liquide
elle est solide et ductile ; la preuve en est que les ondes S s'y propagent
Dire que tout le manteau supérieur est l'asthénosphère
sa partie supérieure, plus froide, est lithosphérique et rigide, malgré une composition identique
Considérer l'épaisseur de la lithosphère comme constante
elle augmente avec le refroidissement : mince près des dorsales, épaisse sous les vieux continents
Expliquer la fluidité du noyau externe par le fait qu'il serait « le plus chaud »
la graine est plus chaude et pourtant solide ; ce qui tranche, c'est la position du géotherme par rapport à la courbe de fusion à la pression considérée
Tracer le géotherme comme une droite
c'est une courbe non linéaire : forte pente dans la lithosphère (conduction), pente très faible dans le manteau (convection)
Parler d'une croûte unique
il existe deux croûtes, différentes par l'épaisseur, la masse volumique et la composition : continentale granitique et océanique basaltique
7. Bilan
Le modèle chimique découpe la Terre selon la composition : croûte (continentale 2,7 et granitique / océanique 2,9–3,0 et basaltique), manteau péridotitique jusqu'à 2900 km, noyau externe liquide jusqu'à 5100 km et graine solide.
Le modèle rhéologique la découpe selon le comportement mécanique : lithosphère rigide (≈ 100 km), asthénosphère ductile (100–250 km, la zone à faible vitesse), mésosphère, puis noyau.
Les deux modèles ne coïncident pas : lithosphère = croûte + manteau supérieur rigide, et le Moho passe à l'intérieur ; la différence lithosphère/asthénosphère est thermo-mécanique et non chimique.
La masse volumique passe de 2,7 à 13 et la pression de la pression atmosphérique à environ 360 gigapascals.
Le géotherme est non linéaire : forte augmentation dans la lithosphère par conduction, lente dans le manteau par convection ; la base de la lithosphère correspond en pratique à l'isotherme 1300 °C.
L'état physique se détermine en comparant le géotherme à la courbe de fusion : le noyau externe est liquide parce que le géotherme la dépasse, la graine est solide parce que la pression relève la courbe de fusion au-dessus du géotherme.
Leçon suivante
Leçon 136 : La composition des enveloppes terrestres — arguments pétrographiques et transformations minérales — elle clôt l'élément en répondant à la question « comment connaître la composition de ce qu'on ne voit pas ? » : ophiolites, enclaves, météorites et expériences sous haute pression, ainsi que les transformations minérales de l'olivine qui expliquent les discontinuités de 410 et 660 km.