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Manteau (géologie)

Le manteau, en géologie, est une couche intermédiaire entre le noyau planétaire et la croûte terrestre.

Le manteau 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 Mohorovicic (terme fréquemment abrégé en moho), et du noyau par celle de Gutenberg. Ces discontinuités marquent un contraste de densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de...) 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 (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) minéralogique, la transition manteau supérieur vers manteau inférieur est marquée par la transition de phase (En physique, une transition de phase est une transformation du système étudié provoquée par la variation d'un paramètre extérieur particulier (température, champ magnétique...).) Olivine structure spinelle (Ringwoodite) en Perovskite + Magnésowüstite et s'effectue à 670 km de profondeur (environ 25 Giga Pascals soit 250000 atmosphères). Cette discontinuité est visible également par les ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) sismiques. Le manteau inférieur, d'une épaisseur d'environ 2100 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 low velocity zone (LVZ), ou zone à faibles vitesses, est la zone du manteau supérieur terrestre au travers de laquelle les ondes sismiques se propagent à faible vitesse.). Le partie supérieure, du moho jusqu'à la LVZ est appelée manteau lithosphérique (du fait de son comportement plus cassant). La partie inférieur, dite manteau asthénosphérique a un comportement ductile.

Composition du manteau terrestre

Le manteau est constitué d'un agrégat de cristaux d'olivine, de pyroxènes et d'autres composants basiques. Avec la profondeur, la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) et la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux...) 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 (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) se met en place, la ringwoodite mais est difficilement observée. Ensuite, à 670 km apparaît la perovskite, 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-perovskite.

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 dans lequel des dislocations peuvent bouger.

Convection (La convection est un mode de transfert de chaleur où celle-ci est advectée (transportée-conduite, mais ces termes sont en fait impropres) par au moins un fluide. Ainsi durant la cuisson des pâtes, l'eau se...) dans le manteau

La Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...) possède une chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) importante du fait de la radioactivité (La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et très vite confirmé par Marie Curie pour le thorium, est un phénomène...) et de la chaleur d'accrétion (L'accrétion désigne en astrophysique, en géologie et en météorologie l'accroissement par apport de matière.) initiale. Elle se refroidit en évacuant la chaleur à sa surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec...). Pour cela, on connaît trois mécanismes : conduction thermique (La conduction thermique est le mode de transfert de chaleur provoqué par une différence de température entre deux régions d'un même milieu ou entre...), convection, transfert radiatif. Au niveau du manteau terrestre, la majeure partie du flux de chaleur (Le flux de chaleur est une transmission de chaleur (ou énergie thermique) à travers un corps. Le flux de chaleur s'exprime en W/m2.) 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 (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le terme est employé dans les domaines suivants :) provenant du noyau (faible), le fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des...) devient plus léger et la convection a lieu. Ces mouvements à l'état solide sont à l'origine des mouvements des plaques tectoniques et des points chauds.

La physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de...) de ce phénomène est complexe. En effet, les propriétés physiques des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) solides sont très différentes de celle de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) ou de l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de...) par exemple.

Fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules toutes identiques, la fusion...) partielle et volcans

Contrairement aux idées reçues, le manteau terrestre est solide. La production de magma s'effectue au niveau de zones de fusion partielle. Les principales zones sont les zones d'accrétion (ou dorsales océaniques), les zones de subduction (La subduction est le processus d'enfoncement d'une plaque tectonique sous une autre plaque de densité plus faible, en général une plaque océanique sous une plaque continentale ou sous une...) et les points chauds. De petites zones fondent et remontent dans des chenaux vers la surface pour donner naissance à des volcans.


Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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