Karamö, le prof virtuelLeçon 11 sur 24
Structure et histoire géologique de la Terre
Je sais décrire les couches internes de la Terre et raconter les grandes ères de son histoire géologique, en les reliant aux paysages et aux ressources de la Guinée.
- 50 min
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Décrire la structure interne de la Terre (croûte, manteau, noyau) et ses discontinuités
- Distinguer lithosphère et asthénosphère
- Situer les grandes ères géologiques et leurs événements majeurs
- Relier l'histoire géologique aux roches et aux ressources de la Guinée
Avant de commencer : Les leçons « La Terre dans l'espace » et « La Terre dans l'espace : forme et dimensions ».
1Je découvre
À Siguiri, Ibrahima accompagne son père sur un site d'orpaillage. Les puits descendent de plusieurs mètres ; au fond, la terre rouge laisse place à une roche dure et grise. Son père lui dit : « Plus on creuse, plus la roche est vieille. Ici, on dit que ces roches ont des centaines de millions d'années. »
Le soir, Ibrahima regarde un documentaire sur un volcan en éruption, loin de la Guinée : une roche fondue, rouge et brûlante, sort des profondeurs. Il se demande : qu'y a-t-il sous nos pieds, si l'on pouvait creuser jusqu'au centre de la Terre ? Et comment sait-on que ces roches sont si anciennes ?
Comment la Terre est-elle constituée à l'intérieur, et quelles sont les grandes étapes de son histoire ?
2Je comprends
1. Comment connaît-on l'intérieur de la Terre ?
Personne n'est jamais allé au centre de la Terre, situé à environ 6 371 km de profondeur. Les forages les plus profonds n'ont pas atteint 13 km. Les scientifiques étudient donc l'intérieur de la Terre de manière indirecte, surtout grâce aux ondes sismiques : lors d'un séisme, des vibrations traversent la Terre. Leur vitesse et leur trajet changent selon la nature des roches traversées (solides ou liquides, plus ou moins denses). En enregistrant ces ondes dans des stations du monde entier, on a découvert que la Terre est formée de couches emboîtées, séparées par des discontinuités.
On utilise aussi l'étude des roches volcaniques venues des profondeurs et celle des météorites.
2. La structure interne de la Terre
De l'extérieur vers le centre, on distingue trois grandes enveloppes.
La croûte (ou écorce terrestre) est l'enveloppe superficielle, solide et mince :
- la croûte continentale, épaisse de 30 km en moyenne (jusqu'à 70 km sous les grandes montagnes), formée surtout de roches de type granite ;
- la croûte océanique, plus mince (5 à 10 km), formée surtout de basalte, plus dense.
La limite entre la croûte et le manteau s'appelle la discontinuité de Mohorovičić (ou Moho).
Le manteau s'étend jusqu'à environ 2 900 km de profondeur. Il est formé de roches solides (surtout la péridotite), mais très chaudes, qui peuvent se déformer lentement. Sa limite inférieure est la discontinuité de Gutenberg.
Le noyau occupe le centre, de 2 900 km à 6 371 km. Il est formé surtout de fer et de nickel. On y distingue :
- le noyau externe, liquide, entre 2 900 et 5 100 km ;
- le noyau interne (ou graine), solide, de 5 100 km jusqu'au centre, séparé du noyau externe par la discontinuité de Lehmann.
La température augmente avec la profondeur : elle atteint probablement 5 000 à 6 000 °C au centre. Les mouvements du fer liquide du noyau externe créent le champ magnétique terrestre, celui qui oriente l'aiguille de la boussole.
| Enveloppe | Profondeur | État | Composition principale |
|---|---|---|---|
| croûte continentale | 0 à 30 km environ (jusqu'à 70 km) | solide | granite |
| croûte océanique | 0 à 5-10 km | solide | basalte |
| manteau | de la croûte à 2 900 km | solide mais déformable | péridotite |
| noyau externe | 2 900 à 5 100 km | liquide | fer, nickel |
| noyau interne (graine) | 5 100 à 6 371 km | solide | fer, nickel |
- 1Croûte : 5 à 70 km, solide (granite sous les continents, basalte sous les océans)
- 2Discontinuité de Mohorovičić (Moho)
- 3Manteau : jusqu'à 2 900 km, roches solides très chaudes (péridotite)
- 4Discontinuité de Gutenberg (2 900 km)
- 5Noyau externe : 2 900 à 5 100 km, fer et nickel liquides
- 6Discontinuité de Lehmann (5 100 km)
- 7Noyau interne ou graine : 5 100 à 6 371 km, fer et nickel solides
3. Lithosphère et asthénosphère
Pour comprendre les mouvements de la surface (leçon suivante), on regroupe les couches autrement, selon leur rigidité :
- la lithosphère : enveloppe rigide d'environ 100 km d'épaisseur, formée de la croûte et de la partie supérieure du manteau. Elle est découpée en grandes plaques ;
- l'asthénosphère : partie du manteau située sous la lithosphère, plus chaude et plus ductile (elle peut se déformer lentement). Les plaques de la lithosphère glissent sur elle.
Exemple
Question : « Quelle part du rayon terrestre le noyau occupe-t-il ? »
Données : rayon de la Terre 6 371 km ; le noyau commence à 2 900 km de profondeur.
Rayon du noyau : 6 371 - 2 900 = 3 471 km.
Part du rayon : 3 471 ÷ 6 371 ≈ 0,545, soit environ 54 %.
Réponse : le noyau occupe un peu plus de la moitié du rayon terrestre. La croûte, elle, ne représente même pas 1 % du rayon (30 ÷ 6 371 ≈ 0,5 %) : c'est une pellicule très mince.
4. L'histoire géologique de la Terre
La Terre s'est formée il y a environ 4,6 milliards d'années. Les géologues ont découpé cette immense durée en ères, grâce à l'étude des roches, des fossiles (restes ou traces d'êtres vivants conservés dans les roches) et à des méthodes de datation.
| Ère | Période (en millions d'années avant aujourd'hui) | Principaux événements |
|---|---|---|
| Précambrien | de 4 600 à 539 | formation de la croûte, des océans et des premiers continents ; apparition de la vie (êtres unicellulaires, puis premiers organismes pluricellulaires) ; formation des socles les plus anciens |
| ère primaire (Paléozoïque) | de 539 à 252 | multiplication des êtres vivants marins, premiers poissons, conquête des terres par les plantes et les animaux ; grandes forêts à l'origine du charbon ; plissements calédoniens et hercyniens ; réunion des continents en un seul, la Pangée |
| ère secondaire (Mésozoïque) | de 252 à 66 | règne des dinosaures, premiers mammifères et oiseaux, plantes à fleurs ; la Pangée se disloque et l'océan Atlantique commence à s'ouvrir ; disparition des dinosaures il y a 66 millions d'années |
| ère tertiaire | de 66 à 2,6 | essor des mammifères ; formation des grandes chaînes récentes (Alpes, Himalaya) : plissement alpin ; ouverture du rift est-africain |
| ère quaternaire | de 2,6 à aujourd'hui | alternance de périodes glaciaires et plus chaudes ; développement du genre humain et apparition de l'homme moderne |
Aujourd'hui, les géologues regroupent le tertiaire et le quaternaire sous le nom de Cénozoïque, mais les termes de primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire restent très employés.
Exemple
Question : « Calcule la durée de l'ère secondaire et la part du Précambrien dans l'histoire de la Terre. »
Ère secondaire : 252 - 66 = 186 millions d'années.
Précambrien : 4 600 - 539 = 4 061 millions d'années ; part : 4 061 ÷ 4 600 ≈ 0,883, soit environ 88 %.
Réponse : l'ère secondaire a duré environ 186 millions d'années ; le Précambrien représente environ 88 % de l'histoire de la Terre.
Image parlante : si toute l'histoire de la Terre tenait en une année, l'homme moderne, apparu il y a environ 300 000 ans, n'arriverait que dans la dernière demi-heure du 31 décembre (300 000 ÷ 4 600 000 000 × 365 jours ≈ 0,024 jour, soit environ 34 minutes).
Méthode
Pour exploiter un tableau des ères géologiques :
- Je repère les limites de chaque ère (en millions d'années avant aujourd'hui).
- Je calcule une durée en soustrayant la limite la plus récente de la plus ancienne.
- Je calcule une part en divisant la durée par 4 600 millions d'années, puis en multipliant par 100.
- J'associe à chaque ère un ou deux événements majeurs (vie, plissements, continents).
5. L'histoire géologique inscrite dans le sol guinéen
Le territoire guinéen porte la trace de cette longue histoire :
- une grande partie de la Haute-Guinée et de la Guinée forestière repose sur un socle très ancien, d'âge précambrien, fait de granites et de roches transformées par la chaleur et la pression. C'est dans ces vieilles roches que se trouvent l'or exploité autour de Siguiri et les minerais de fer des monts Nimba et du Simandou ;
- au Fouta-Djallon, ce socle est recouvert de grès déposés à l'ère primaire, en couches presque horizontales : ils forment les grands plateaux et leurs falaises. Des roches volcaniques sombres, les dolérites, s'y sont mises en place plus tard, entre ces couches ;
- la bauxite de Boké, de Fria, de Kindia ou de Dabola ne vient pas des profondeurs : elle s'est formée à la surface, par une très longue altération des roches sous un climat chaud et humide, qui a lessivé la silice et concentré l'alumine.
Ainsi, comprendre l'histoire géologique aide à comprendre les paysages et les richesses minières de la Guinée.
3Je retiens
Je retiens
Structure de la Terre : croûte (continentale de 30 à 70 km, granite ; océanique de 5 à 10 km, basalte), manteau (jusqu'à 2 900 km, péridotite), noyau (fer et nickel) externe liquide (2 900 à 5 100 km) et interne solide (5 100 à 6 371 km).
Discontinuités : Moho (croûte/manteau), Gutenberg (manteau/noyau, 2 900 km), Lehmann (noyau externe/interne, 5 100 km).
Lithosphère : enveloppe rigide d'environ 100 km, découpée en plaques ; asthénosphère : manteau ductile sur lequel glissent les plaques.
On connaît l'intérieur de la Terre surtout grâce aux ondes sismiques.
Âge de la Terre : 4,6 milliards d'années. Ères : Précambrien (jusqu'à 539 Ma), primaire (539-252 Ma), secondaire (252-66 Ma), tertiaire (66-2,6 Ma), quaternaire (depuis 2,6 Ma).
En Guinée : socle précambrien (or, fer), grès primaires du Fouta-Djallon, bauxite formée par altération en surface.
4Erreurs fréquentes
- Croire que le manteau est un océan de lave liquide : il est solide, même s'il se déforme très lentement ; seul le noyau externe est liquide.
- Confondre croûte et lithosphère : la lithosphère comprend la croûte et le sommet du manteau.
- Se tromper dans les calculs de durée : on soustrait l'âge le plus récent de l'âge le plus ancien (par exemple 252 - 66).
- Placer les dinosaures et les premiers hommes à la même époque : les dinosaures ont disparu il y a 66 millions d'années, l'homme moderne n'est apparu qu'il y a quelques centaines de milliers d'années.
5Je m’exerce
1Exercice 1
(Questions de cours)
a) Cite les trois grandes enveloppes de la Terre, de la surface vers le centre.
b) Quelle est la seule couche liquide de la Terre ? Entre quelles profondeurs se trouve-t-elle ?
c) Comment les scientifiques connaissent-ils l'intérieur de la Terre ?
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a) La croûte (ou écorce), le manteau et le noyau.
b) Le noyau externe, entre 2 900 et 5 100 km de profondeur.
c) Surtout grâce aux ondes sismiques, dont la vitesse et le trajet changent selon les roches traversées ; on étudie aussi les roches volcaniques venues des profondeurs et les météorites.
2Exercice 2
(Compléter) Complète : la limite entre la croûte et le manteau est la discontinuité de … ; la limite entre le manteau et le noyau, à … km, est la discontinuité de … ; la lithosphère, épaisse d'environ … km, repose sur l'… .
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La limite entre la croûte et le manteau est la discontinuité de Mohorovičić (Moho) ; la limite entre le manteau et le noyau, à 2 900 km, est la discontinuité de Gutenberg ; la lithosphère, épaisse d'environ 100 km, repose sur l'asthénosphère.
3Exercice 3
(Calculs)
a) Calcule l'épaisseur du manteau sous un continent où la croûte mesure 35 km.
b) Calcule l'épaisseur du noyau externe.
c) Calcule la durée de l'ère primaire et sa part (en %) dans l'histoire de la Terre. Arrondis à l'unité.
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a) 2 900 - 35 = 2 865 km.
b) 5 100 - 2 900 = 2 200 km.
c) Durée : 539 - 252 = 287 millions d'années. Part : 287 ÷ 4 600 × 100 ≈ 6,2, soit environ 6 %.
4Exercice 4
(Classer) Associe chaque événement à son ère : apparition des dinosaures ; formation de l'Himalaya ; formation des premiers continents ; formation des grandes forêts à l'origine du charbon ; périodes glaciaires et apparition de l'homme moderne.
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Apparition des dinosaures : ère secondaire. Formation de l'Himalaya : ère tertiaire. Formation des premiers continents : Précambrien. Grandes forêts à l'origine du charbon : ère primaire. Périodes glaciaires et apparition de l'homme moderne : ère quaternaire.
5Exercice 5
(Analyse, type examen) Lis ce texte (rédigé pour l'exercice) : « En Guinée, les plateaux du Fouta-Djallon sont formés de grès en couches horizontales, posés sur un socle beaucoup plus ancien. Dans le socle de Haute-Guinée, on exploite de l'or. Sur les plateaux de Boké, on extrait la bauxite, formée par l'altération des roches sous un climat chaud et humide. »
a) Relève les trois types de formations géologiques cités et classe-les de la plus ancienne à la plus récente, en indiquant l'ère quand c'est possible.
b) Explique pourquoi la bauxite est une roche « de surface ».
c) Montre en deux ou trois phrases que la géologie aide à comprendre l'économie de la Guinée.
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a) Du plus ancien au plus récent : le socle (Précambrien), les grès du Fouta-Djallon (ère primaire), la bauxite (formée bien plus tard, par altération à la surface).
b) La bauxite ne provient pas des profondeurs : elle résulte de la transformation, pendant très longtemps, de roches déjà présentes à la surface, sous l'action de la chaleur et des pluies abondantes qui ont emporté certains éléments et concentré l'alumine.
c) La géologie explique la localisation des ressources : l'or se trouve dans le vieux socle de Haute-Guinée, le fer dans les roches anciennes des monts Nimba et du Simandou, la bauxite sur les plateaux altérés de Boké, Fria ou Kindia. Ces ressources font de l'activité minière un pilier de l'économie guinéenne.
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6Je vérifie
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