Pourquoi la croûte terrestre est si importante
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La croûte terrestre est une couche extrêmement mince de roche qui constitue la coquille solide la plus externe de notre planète. En termes relatifs, son épaisseur est comme celle de la peau d'une pomme. Il représente moins de la moitié de 1% de la masse totale de la planète, mais joue un rôle vital dans la plupart des cycles naturels de la Terre.
La croûte peut être plus épaisse que 80 kilomètres à certains endroits et moins d'un kilomètre d'épaisseur à d'autres. En dessous se trouve le manteau, une couche de roche silicatée d'environ 2 700 kilomètres d'épaisseur. Le manteau représente la majeure partie de la Terre.
La croûte est composée de nombreux types de roches différentes qui se répartissent en trois catégories principales: ignées, métamorphiques et sédimentaires. Cependant, la plupart de ces roches sont originaires de granit ou de basalte. Le manteau en dessous est en péridotite. La bridgmanite, le minéral le plus commun sur Terre, se trouve dans le manteau profond.
Comment nous savons que la Terre a une croûte
Nous ne savions pas que la Terre avait une croûte jusqu'au début des années 1900. Jusque-là, tout ce que nous savions, c'est que notre planète vacille par rapport au ciel comme si elle avait un noyau large et dense - du moins, les observations astronomiques nous l'ont dit. Puis vint la sismologie, qui nous apporta un nouveau type de preuves d'en bas: la vitesse sismique.
Les enregistrements des ondes sismiques permettent aux sismologues de localiser et de mesurer la taille d'événements comme ceux-ci, et de cartographier la structure interne de la Terre. jamesbenet / Getty Images La vitesse sismique mesure la vitesse à laquelle les ondes sismiques se propagent à travers les différents matériaux (c'est-à-dire les roches) sous la surface. À quelques exceptions importantes près, la vitesse sismique dans la Terre a tendance à augmenter avec la profondeur.
En 1909, un article de la sismologue Andrija Mohorovicic a établi un changement soudain de la vitesse sismique - une discontinuité quelconque - à environ 50 kilomètres de profondeur dans la Terre. Les ondes sismiques rebondissent (réfléchissent) et se courbent (réfractent) au fur et à mesure qu'elles le traversent, de la même manière que la lumière se comporte à la discontinuité entre l'eau et l'air. Cette discontinuité nommée discontinuité Mohorovicic ou "Moho" est la frontière acceptée entre la croûte et le manteau.
Croûtes et assiettes
La croûte et les plaques tectoniques ne sont pas les mêmes. Les plaques sont plus épaisses que la croûte et se composent de la croûte et du manteau peu profond juste en dessous. Cette combinaison rigide et fragile à deux couches est appelée la lithosphère ("couche pierreuse" en latin scientifique). Les plaques lithosphériques reposent sur une couche de roche mantellique plus molle et plus plastique appelée asthénosphère («couche faible»). L'asthénosphère permet aux plaques de se déplacer lentement dessus comme un radeau dans une boue épaisse.
Nous savons que la couche externe de la Terre est constituée de deux grandes catégories de roches: basaltique et granitique. Les roches basaltiques sous-tendent les fonds marins et les roches granitiques constituent les continents. Nous savons que les vitesses sismiques de ces types de roches, mesurées en laboratoire, correspondent à celles observées dans la croûte jusqu'au Moho. Nous sommes donc convaincus que le Moho marque un véritable changement dans la chimie du rock. Le Moho n'est pas une frontière parfaite car certaines roches crustales et roches du manteau peuvent se faire passer pour les autres. Cependant, tous ceux qui parlent de la croûte, que ce soit en termes sismologiques ou pétrologiques, signifient heureusement la même chose.
En général, il existe donc deux types de croûte: la croûte océanique (basaltique) et la croûte continentale (granitique).
Croute océanique
Une illustration de la croûte océanique. Dorling Kindersley / Getty Images La croûte océanique couvre environ 60% de la surface de la Terre. La croûte océanique est mince et jeune - pas plus de 20 km d'épaisseur et pas plus de 180 millions d'années. Tout ce qui est plus ancien a été tiré sous les continents par subduction. La croûte océanique est née sur les dorsales médio-océaniques, où les plaques sont séparées. Lorsque cela se produit, la pression sur le manteau sous-jacent est relâchée et la péridotite y réagit en commençant à fondre. La fraction qui fond devient de la lave basaltique, qui monte et éclate tandis que la péridotite restante s'épuise.
Les crêtes du milieu de l'océan migrent sur la Terre comme des Roombas, extrayant cette composante basaltique de la péridotite du manteau au fur et à mesure. Cela fonctionne comme un processus de raffinage chimique. Les roches basaltiques contiennent plus de silicium et d'aluminium que la péridotite laissée derrière, qui contient plus de fer et de magnésium. Les roches basaltiques sont également moins denses. En termes de minéraux, le basalte contient plus de feldspath et d'amphibole, moins d'olivine et de pyroxène que la péridotite. Dans la sténographie du géologue, la croûte océanique est mafique tandis que le manteau océanique est ultramafique.
La croûte océanique, si mince, ne représente qu'une très petite fraction de la Terre - environ 0,1% - mais son cycle de vie sert à séparer le contenu du manteau supérieur en un résidu lourd et un ensemble plus léger de roches basaltiques. Il extrait également les éléments dits incompatibles, qui ne rentrent pas dans les minéraux du manteau et se déplacent dans la fusion liquide. Ceux-ci, à leur tour, se déplacent dans la croûte continentale à mesure que la tectonique des plaques progresse. Pendant ce temps, la croûte océanique réagit avec l'eau de mer et en transporte une partie dans le manteau.
Croûte continentale
La croûte continentale est épaisse et ancienne - en moyenne environ 50 km d'épaisseur et environ 2 milliards d'années - et elle couvre environ 40% de la planète. Alors que la quasi-totalité de la croûte océanique est sous l'eau, la majeure partie de la croûte continentale est exposée à l'air.
Les continents se développent lentement au fil du temps géologique alors que la croûte océanique et les sédiments du fond marin sont tirés sous eux par subduction. Les basaltes descendants ont l'eau et les éléments incompatibles évincés, et ce matériau monte pour déclencher plus de fusion dans la soi-disant usine de subduction.
La croûte continentale est constituée de roches granitiques, qui contiennent encore plus de silicium et d'aluminium que la croûte océanique basaltique. Ils ont également plus d'oxygène grâce à l'atmosphère. Les roches granitiques sont encore moins denses que le basalte. En termes de minéraux, le granit a encore plus de feldspath et moins d'amphibole que le basalte et presque pas de pyroxène ou d'olivine. Il possède également un quartz abondant. Dans la sténographie du géologue, la croûte continentale est felsique.
La croûte continentale représente moins de 0,4 pour cent de la Terre, mais elle représente le produit d'un double processus de raffinage, d'abord aux dorsales médio-océaniques et ensuite aux zones de subduction. La quantité totale de croûte continentale augmente lentement.
Les éléments incompatibles qui se retrouvent sur les continents sont importants car ils comprennent les principaux éléments radioactifs uranium, thorium et potassium. Ceux-ci créent de la chaleur, ce qui fait que la croûte continentale agit comme une couverture électrique au-dessus du manteau. La chaleur adoucit également les endroits épais de la croûte, comme le plateau tibétain, et les fait se propager latéralement.
La croûte continentale est trop flottante pour revenir au manteau. C'est pourquoi il est, en moyenne, si vieux. Lorsque les continents entrent en collision, la croûte peut s'épaissir jusqu'à près de 100 km, mais c'est temporaire car elle se répande rapidement. La peau relativement mince des calcaires et autres roches sédimentaires a tendance à rester sur les continents, ou dans l'océan, plutôt que de retourner dans le manteau. Même le sable et l'argile emportés par la mer retournent aux continents sur la bande transporteuse de la croûte océanique. Les continents sont des éléments véritablement permanents et autonomes de la surface de la Terre.
Que signifie la croûte
La croûte est une zone mince mais importante où la roche sèche et chaude de la Terre profonde réagit avec l'eau et l'oxygène de la surface, créant de nouveaux types de minéraux et de roches. C'est également là que l'activité tectonique des plaques mélange et brouille ces nouvelles roches et leur injecte des fluides chimiquement actifs. Enfin, la croûte est le foyer de la vie, qui exerce de forts effets sur la chimie des roches et possède ses propres systèmes de recyclage des minéraux. Toute la variété intéressante et précieuse de la géologie, des minerais métalliques aux lits épais d'argile et de pierre, trouve sa place dans la croûte et nulle part ailleurs.
Il convient de noter que la Terre n'est pas le seul corps planétaire à croûte. Vénus, Mercure, Mars et la Lune de la Terre en ont également un.
Sous la direction de Brooks Mitchell
