La lithosphère est la couche la plus externe de la Terre, composée de la croûte et de la partie fragile du manteau supérieur. Le terme lithosphère est dérivé des mots grecs « lithos », qui signifie pierre, et « sphaira », qui signifie globe ou boule.

Prise en sandwich entre l’atmosphère au-dessus et l’asthénosphère en dessous, la lithosphère peut atteindre des profondeurs allant jusqu’à 300 kilomètres, selon la Geological Society.

À la limite lithosphère-asthénosphère – lorsque les températures atteignent 2 400 degrés Fahrenheit (1 300 degrés Celsius) – les roches prennent une nature visqueuse et s’écoulent, quoique très lentement. Les roches restent solides en raison de la haute pression causée par les milliers de manteau et de croûte au-dessus, mais se déplacent à un rythme d’un ou deux pouces (2,5 à 5 centimètres) par an, selon Sciencing.com. Ce changement de ductilité – la capacité d’un matériau à se déformer ou à s’étirer sous contrainte – marque la frontière entre la lithosphère et l’asthénosphère dans le manteau supérieur.

Le mouvement perpétuel de « glissement et glissement » de la lithosphère sur l’asthénosphère l’a amenée à se fragmenter en plusieurs grandes sections appelées plaques tectoniques.

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Variétés de la lithosphère

La lithosphère peut être divisée en deux variétés : océanique et continentale.

La croûte océanique est relativement mince et dense, selon Sciencing.com. La croûte océanique est principalement composée de roches basaltiques riches en silice et en magnésium. Son épaisseur varie de quelques kilomètres seulement dans les centres d’expansion océanique tels que la dorsale médio-atlantique, à 60 à 90 miles (100 à 150 km) sous les bassins océaniques matures, selon la Geological Society.

La croûte continentale, quant à elle, est principalement composée de roches granitiques riches en silice et en aluminium et peut atteindre des épaisseurs allant jusqu’à 190 milles (300 km). Les continents sont à une altitude plus élevée que le fond de l’océan car la croûte continentale est moins dense que la croûte océanique et « flotte » donc plus haut sur le manteau, selon l’Université de Californie à Santa Barbara.

La lithosphère et la tectonique des plaques

La lithosphère est divisée en sections appelées plaques tectoniques. Il y a sept plaques principales et huit plaques mineures selon The Geological Society. La Terre est unique à cet égard, nous devons encore trouver une autre planète qui possède une lithosphère divisée en véritables plaques, selon l’Institut lunaire et planétaire.

La lithosphère peut être divisée en grandes sections appelées plaques tectoniques. Ces plaques se déplacent lentement au-dessus de la couche d’asthénosphère. (Crédit image : blueringmedia via Getty Images)

L’asthénosphère agit comme un lubrifiant pour les dalles des plaques lithosphériques, leur permettant de glisser, de se cogner et de se frotter les unes contre les autres, entraînant des événements géologiques tels que des éruptions volcaniques et des tremblements de terre.

La tectonique des plaques est également responsable de certaines des formes de relief les plus frappantes de la Terre, telles que l’Himalaya, qui s’étend sur 1 800 miles (2 900 km) le long de la frontière entre l’Inde et le Tibet. La chaîne de montagnes colossale a été forgée il y a entre 40 et 50 millions d’années lorsque les plaques indienne et eurasienne sont entrées en collision, selon le United States Geological Survey.

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Selon la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), de grandes dorsales océaniques telles que la dorsale médio-atlantique se forment aux limites de plaques divergentes – lorsque deux plaques tectoniques s’éloignent l’une de l’autre. Lorsque la roche en fusion remonte à travers l’asthénosphère jusqu’au fond marin, elle produit de grandes éruptions basaltiques. Au fur et à mesure que les plaques divergent, un nouveau fond océanique est créé et les plaques continuent de s’éloigner. Lorsqu’une plaque océanique entre en collision avec une plaque « plus légère » comme une plaque continentale, elle plonge en dessous dans un processus appelé subduction, selon Sciencing.com. Les plaques tectoniques ont probablement évolué très tôt dans les 4,6 milliards d’années d’histoire de notre planète et jouent depuis au ralenti avec des autos tamponneuses.

Une illustration de la tectonique des plaques et de la subduction lorsque deux plaques de densités différentes entrent en collision. (Crédit image : CHRISTOPH BURGSTEDT/BIBLIOTHÈQUE DE PHOTOS SCIENTIFIQUES via Getty Images)

Comment savons-nous que la lithosphère et l’asthénosphère sont là ?

Nous savons que la lithosphère existe parce que c’est là que nous vivons et nous pouvons voir les effets directs de la tectonique des plaques à travers des volcans spectaculaires et de hautes chaînes de montagnes. Mais comment savons-nous ce qui se passe sous la surface ?

Les tremblements de terre et les ondes sismiques peuvent nous en dire beaucoup sur l’intérieur de la Terre, y compris sur l’emplacement de la lithosphère et de l’asthénosphère.

Lors d’un tremblement de terre, les ondes primaires (P) et secondaires (S) se propagent à l’intérieur de la Terre, selon l’Université de Columbia. Des stations spéciales situées dans le monde entier détectent ces ondes et enregistrent leurs vitesses, ce qui en dit long sur la composition, la température et la pression du matériau traversé par les ondes.

Les ondes sismiques se déplacent plus rapidement à travers des matériaux denses comme des roches solides et ralentissent dans les liquides. À des profondeurs d’environ 60 à 90 miles (100 à 250 km), les ondes sismiques commencent à ralentir, indiquant qu’elles sont entrées dans une zone partiellement fondue (environ 1%) – l’asthénosphère. Les roches de la zone sismique à faible vitesse – l’asthénosphère – fondent partiellement en raison de l’augmentation de la température ou de la réduction de la pression. Selon la Geological Society, une telle fusion partielle est plus courante aux points chauds et aux limites des plaques.

Ressources supplémentaires

Explorez la carte la plus détaillée jamais réalisée des minuscules signaux magnétiques générés par la lithosphère terrestre avec l’ESA. Visitez les volcans, les tremblements de terre, les cratères d’impact et la tectonique des plaques du monde avec cette carte incroyablement détaillée du United States Geological Survey. Jetez un œil à ce qu’il y a sous la surface et découvrez l’intérieur de la Terre avec l’Open University.

Bibliographie

Boden, David R. Fondements géologiques de l’énergie géothermique. CRC Press, 2016.

Bartzsch, Stefan, Sergueï Lebedev et Thomas Meier. « Résoudre la frontière lithosphère-asthénosphère avec les ondes sismiques de Rayleigh. » Geophysical Journal International 186.3 (2011): 1152-1164.

Artemeeva, Irina. Lithosphère : une approche interdisciplinaire. Cambridge University Press, 2011.

Fischer, Karen M., et al. « La limite lithosphère-asthénosphère. » Revue annuelle des sciences de la Terre et des planètes 38 (2010): 551-575.

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