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GÉOPHYSIQUE

La géophysique utilise les méthodes de la physique pour étudier la Terre et son environnement. La structure du sous-sol et des grandes profondeurs terrestres, ainsi que la dynamique des mouvements internes concernent la « géophysique interne ». C'est l'objet du présent article. Avec la géologie, la géochimie, la géodésie et la géodynamique, la géophysique interne fait partie intégrante des sciences de la Terre. La physique des couches fluides de l'atmosphère et des océans relève respectivement de la météorologie, de l'aérologie, de la climatologie et de l'océanographie physique. La physique des couches ionisées de la haute atmosphère et de leurs interactions avec le vent solaire relève de ce qu'on appelle la « géophysique externe ». Enfin, l'hydrologie est une discipline frontière touchant aux circulations de l'eau dans le sous-sol.

En sondant les profondeurs de la Terre à partir de mesures physiques effectuées à sa surface ou en son voisinage immédiat, le géophysicien dispose d'une vaste panoplie d'outils qui lui permettent de caractériser les milieux profonds. La connaissance de ces caractéristiques physiques est essentielle pour construire des modèles quantitatifs du fonctionnement de notre planète et de son évolution. Si la géologie nous apprend beaucoup à partir de l'analyse de roches remontées lors de processus orogéniques ou éruptifs, la géophysique nous permet de connaître à distance les propriétés physiques des matériaux en analysant des signaux détectables depuis la surface du sol ou dans l'espace. Ces méthodes d'observations indirectes prennent tout leur sens quand on sait que le forage le plus profond réalisé par l'homme n'a atteint que 12 262 mètres (presqu'île de Kola, au nord de la Russie, 1994). 

1.  Les sous-disciplines de la géophysique

  Méthodes sismiques

Les ondes sismiques générées par des séismes, naturels ou artificiels, constituent un puissant moyen d'investigation des propriétés élastiques des matériaux terrestres. En géophysique, les méthodes sismiques sont celles qui permettent d'imager les milieux profonds avec le plus de finesse. Parmi les techniques de prospection in […]

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Pour citer cet article

Michel CARA, « GÉOPHYSIQUE  », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le  . URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/geophysique/

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ACCÉLÉROMÈTRES SPATIAUX

Écrit par :  Raphaël F. GARCIAPierre TOUBOUL

Dans le chapitre "La mission Goce"  : …  même orientation par rapport à la direction Terre-Soleil. Pourquoi cette orbite est-elle si basse ? *L'objectif scientifique de la mission Goce consiste à déterminer de façon très précise les anomalies du champ de gravité terrestre. En un point donné, la pesanteur est la résultante de l'attraction gravitationnelle suivant la loi de Newton et de l'… Lire la suite
ANTHROPOCÈNE

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Dans le chapitre "Une question ancienne"  : …  sont enrichies, à la fin du xixe siècle, par des contributions relevant de la *géophysique, avec les travaux de Svante Arrhenius et Thomas C. Chamberlain qui cherchent à quantifier les transformations géochimiques provoquées par l’homme. Ces auteurs étudient notamment la relation entre la présence de CO2 dans l’… Lire la suite
BUREAU DES LONGITUDES

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DORSALES OCÉANIQUES

Écrit par :  Jean FRANCHETEAU

Dans le chapitre "Découverte des dorsales"  : …  par Henry W. Menard et Robert S. Dietz en 1952 après l'expédition Midpac de l'automne de 1950. *Après les premiers essais de sismique marine par l'Américain Maurice Ewing, en 1935, et le Britannique Edward Crisp Bullard en Manche, en 1938, Maurice Hill, de l'université de Cambridge, réussit à déterminer la zonation sismique de la croûte… Lire la suite
ÉROSION DU LITTORAL

Écrit par :  Ywenn DE LA TORREÉric PALVADEAU

Dans le chapitre "Les observations in situ"  : …  la côte. Afin de mieux connaître le stock sédimentaire et les épaisseurs de sable de la plage, des *levés géophysiques sont possibles. À terre, il s’agit d’un radar à pénétration de sol, ou géoradar, et en mer d’un sondeur sismique qui envoie un signal dans le sous-sol et enregistre le retour du signal des couches géologiques. Des suivis de la… Lire la suite
GÉOLOGIE - Géologie contemporaine

Écrit par :  Édouard KAMINSKI

Dans le chapitre "Géophysique"  : …  La *géophysique est définie comme l'application des méthodes de la physique à l'imagerie du globe, de la surface vers la profondeur, et à la modélisation des processus qui y sont à l'œuvre. Son irruption dans le monde de la géologie après la Seconde Guerre mondiale a permis de formaliser la théorie de la tectonique des plaques. En effet, la dérive… Lire la suite
GÉOMAGNÉTISME ou MAGNÉTISME TERRESTRE

Écrit par :  Arnaud CHULLIAT

La* Terre possède un champ magnétique global de grande échelle, appelé champ géomagnétique, qui s’étend sur plusieurs dizaines de milliers de kilomètres dans l’espace environnant. Ce champ est principalement généré par les lents mouvements de convection du métal liquide à l’intérieur du noyau terrestre. D’… Lire la suite
GÉOTHERMIE

Écrit par :  Jean GOGUELJacques VARET

Dans le chapitre "Interprétation géophysique"  : …  L'*interprétation globale du flux géothermique est l'un des plus anciens problèmes que se soit posé la géophysique, puisque Buffon déjà en avait tiré l'idée d'un refroidissement de la Terre et avait tenté d'en déduire l'âge de celle-ci. Les boulets de canon pris comme terme de comparaison lui avaient montré, correctement, une durée de… Lire la suite
GLACIERS

Écrit par :  François ARBEYLouis LLIBOUTRY

Dans le chapitre "Glaciologie"  : …  la recherche fondamentale, entreprise en grande partie par des universitaires. C'est avant tout de *la géophysique de terrain, travail d'équipe à caractère souvent sportif, par opposition à la géophysique d'observatoire, mais elle s'accompagne de longues études des échantillons recueillis et suscite de nombreuses recherches en laboratoire. La… Lire la suite
GRAVIMÉTRIE

Écrit par :  Jean GOGUEL

La *gravimétrie a pour objet la mesure de l'intensité de la pesanteur en un point donné, et elle exploite les résultats de cette mesure, effectuée en un grand nombre de stations. L'intensité de la pesanteur étant directement liée à l'attraction subie par l'instrument de la part des différentes parties du globe… Lire la suite
ISOSTASIE, géologie

Écrit par :  Anny CAZENAVE

… *Le terme « isostasie » (du grec isos, égal, et stasis, arrêt) traduit l'état d'équilibre des roches de la croûte terrestre par rapport au manteau sous-jacent. Ce phénomène implique que, au-dessus d'une certaine profondeur, appelée niveau de compensation, la masse des roches crustales superficielles est partout la même quelle que… Lire la suite
LITHOSPHÈRE

Écrit par :  Marc DAIGNIÈRESAdolphe NICOLAS

Dans le chapitre "Définitions et identification de la lithosphère"  : …  *En elle-même, la théorie de la tectonique des plaques n'apporte pas d'indication sur l'épaisseur des plaques mobiles, et c'est l'élaboration de modèles physiques, mécaniques et thermiques qui permet de préciser la structure en profondeur de la couche rigide entraînée dans les mouvements de dérive. La lithosphère peut être conceptualisée comme une… Lire la suite
MARÉES

Écrit par :  Françoise COMBESAndré GOUGENHEIMChristian LE PROVOSTJean-Paul ZAHN

… puisqu'elles sont rapportées à la partie solide du globe, elle-même soumise à la marée terrestre. L'*étude de ces diverses marées est du domaine de la géophysique. Elle est importante dans le cas de l'atmosphère (où les marées perturbent les orbites satellitaires), et féconde dans celui de la partie solide du globe. L'étude des marées océaniques… Lire la suite
MARGES CONTINENTALES

Écrit par :  Gilbert BOILLOT

Dans le chapitre "La séismicité"  : …  *Les marges actives (de type cordillère ou de type arc insulaire) coïncident avec la première ceinture sismique du globe, de loin la plus active et meurtrière. Les foyers des séismes sont situés à des profondeurs très diverses, entre 0 et 700 kilomètres de la surface (cf. subduction, ). En fait, tous les séismes ont leur source dans la… Lire la suite
MODÈLE

Écrit par :  Raymond BOUDONHubert DAMISCHJean GOGUELSylvanie GUINANDBernard JAULINNoël MOULOUDJean-François RICHARDBernard VICTORRI

Dans le chapitre "La géophysique"  : …  À *cette méthode traditionnelle de la géologie, qui se refuse à la construction de modèles, suspects d'être à la fois arbitraires et artificiels, s'oppose la méthode de la géophysique. Dès que l'on envisage une grandeur physique mesurable, telle que le temps de parcours d'une onde sismique, un champ magnétique, l'intensité de la pesanteur, dont la… Lire la suite
OCÉAN ET MERS (Géologie sous-marine) - Étude des fonds sous-marins

Écrit par :  Gérard GRAULucien MONTADERTClaude SALLÉ

…  en 1924, par exemple) ; mais ce n'est guère qu'après la Seconde Guerre mondiale que, la technique *géophysique faisant de rapides progrès, on a pu disposer de données objectives permettant de décrire la lithosphère sous l'océan et, partant, d'améliorer grandement les théories de l'évolution de la Terre. Chacun des progrès de la géologie des… Lire la suite
PALÉOMAGNÉTISME

Écrit par :  Jean-Pierre VALET

Comme son nom le suggère,* le paléomagnétisme repose sur l’étude du champ magnétique ancien de la Terre. Cette discipline des sciences de la Terre a connu son plein essor à partir des années 1960. Elle a fortement contribué à démontrer l’expansion des fonds océaniques et, plus généralement, à la… Lire la suite
PRÉCESSION ET NUTATION

Écrit par :  Jean KOVALEVSKY

Dans le chapitre "Application à la géophysique"  : …  *Les insuffisances de la théorie de la nutation de Woolard, fondée sur un modèle de Terre rigide, ont été corrigées grâce à la prise en compte de la structure réelle de la Terre. Mais, inversement, c'est parce que la valeur observée de la nutation n'était pas cohérente avec le modèle rigide qu'on a recherché les causes possibles de ces divergences… Lire la suite
PRESSIONS PHYSIQUE & CHIMIE DES HAUTES

Écrit par :  Bernard LE NEINDREBoris OKSENGORNJacques ROMANDBoris VODAR

Dans le chapitre "Hautes pressions et planétologie"  : …  *L'intérieur de la Terre est caractérisé par l'existence de pressions élevées, dont les valeurs sont assez bien connues à partir des données expérimentales sur les vitesses de propagation des ondes sismiques en fonction de la profondeur ainsi que de la masse et de l'inertie de la Terre. La détermination des températures, bien que beaucoup plus… Lire la suite
PRINCIPE DE L'ISOSTASIE

Écrit par :  Florence DANIEL

  *Le géologue américain Clarence Edward Dutton (1841-1912) publie en 1889 un article intitulé On Some of Greater Problems of Physical Geology (Sur certains des plus grands problèmes de géologie physique). Il y développe notamment la théorie de l'isostasie (il est l'inventeur de ce terme). L'isostasie est… Lire la suite
SÉISMES ET SISMOLOGIE - Ondes sismiques

Écrit par :  Michel CARA

La *sismologie est l'art d'interpréter des enregistrements de mouvements du sol générés par les séismes. Pour le non-spécialiste, les séismes sont assimilés aux catastrophes telluriques qu'ils occasionnent. Pour le sismologue, ils ont bien d'autres facettes. Ils permettent notamment de sonder les structures… Lire la suite
SÉISMES ET SISMOLOGIE - Sismicité et tectonique des plaques

Écrit par :  Roland GAULONJean-Pierre ROTHÉ

*Le développement des réseaux de sismographes à l'échelle mondiale a rapidement montré que la sismicité n'était pas distribuée au hasard, mais qu'elle s'articulait le long de grandes lignes sismiques continues à la surface du globe. L'interprétation de ces données n'a pu être proposée de manière cohérente qu'… Lire la suite
SUBDUCTION

Écrit par :  Jean AUBOUIN

Dans le chapitre "Autres caractères géophysiques "  : …  Des caractères *géophysiques autres que les propriétés sismiques qui ont conduit à la mettre en évidence sont associés à la subduction. Connu depuis longtemps, le déficit de gravité, marqué par des anomalies gravimétriques négatives (fig. 4) – les anomalies de Bouguer et les anomalies à l'air libre y atteignent des valeurs de l'ordre de 200 … Lire la suite
TECTONIQUE DES PLAQUES

Écrit par :  Jean AUBOUIN

Dans le chapitre "La dérive des continents"  : …  Coléoptère ou de telle faune cavernicole... Elle fut surtout écartée pour son manque de fondements *géophysiques, du moins dans le contexte des connaissances de l'époque. Ainsi, Wegener voulut mesurer le déplacement relatif actuel des continents (entre le Groenland et la Scandinavie) ; malheureusement, l'ampleur des déplacements qu'il voulait… Lire la suite
TECTONOPHYSIQUE

Écrit par :  Jean AUBOUIN

Dans le chapitre "Géophysique appliquée à la mégatectonique"  : …  À l'échelle du globe, la *géophysique donne des informations sur les rapports de continent à continent, de continent à océan, de continent à océan et ceintures orogéniques… Lire la suite
TERRE - La planète Terre

Écrit par :  Jean AUBOUINJean KOVALEVSKYEvry SCHATZMAN

Dans le chapitre "Structure du globe terrestre"  : …  Alfred Wegener usera de cette conception avant qu'elle n'évolue vers celle de croûte-manteau-noyau. *La sismologie allait donner une mesure de ces trois enveloppes : la discontinuité de Mohorovičić, ou moho, vers 30 kilomètres de profondeur en moyenne, marquée par la réflexion et la réfraction des rais sismiques, constitue la frontière… Lire la suite
TURBULENCE

Écrit par :  Fabien ANSELMETMichel COANTICGérard TAVERA

Dans le chapitre " La turbulence en sciences de la Terre"  : …  *Puisqu'elle y contrôle les transports et les échanges d'énergie et de matière, c'est en définitive la turbulence qui conditionne notre environnement global en fixant son équilibre dynamique, que l'on peut craindre fragile. Cette intervention de la turbulence, qui s'observe des couches profondes de la lithosphère jusqu’aux niveaux supérieurs de l’… Lire la suite
VÉNUS, planète

Écrit par :  Véronique ANSANÉric CHASSEFIÈREPhilippe MASSONFrancis ROCARD

Dans le chapitre "Structure interne"  : …  *Le champ de gravité de l’ensemble de la planète a été estimé à partir des variations de l’accélération de la sonde Magellan mises en évidence par le décalage Doppler-Fizeau du signal radio émis depuis la Terre en direction de la sonde et retransmis vers la Terre (fig. 2). Les anomalies de gravité traduisent les changements du champ de gravité à l’… Lire la suite

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