II.A. La discontinuité de Mohorovic ou MOHO

Au début du XXe siècle, le sismologue Mohorovic a découvert que les sismographes à proximité de l’épicentre d’un séisme enregistrent un train d’ondes P directes suivi d’un second retardé : les ondes PmP, qu’il interprète comme des ondes P réfléchies. 

L’existence des ondes PmP démontre la présence d’une discontinuité majeure à faible profondeur appelée MOHO qui délimite la croûte du manteau terrestre.

La profondeur du MOHO est variable mais globalement plus faible en domaine océanique (7-10 km) qu'en domaine continental (30-70 km) indiquant que la croûte océanique est moins épaisse que la croûte continentale.

II.B. La discontinuité de Gutenberg

Au début du XXe siècle, Gutenberg remarque entre autre : 

• l’existence d’une zone d’ombre sismique en anneau située entre 11300 km (105°) et 14500 km (142°) de l’épicentre qui ne reçoit aucune ondes P ou S. 

• Avant la zone d’ombre, les stations sismiques enregistrent des ondes P et S directes. 

• Après la zone d’ombre, arrivent des ondes P affaiblies et retardées (vitesse moyenne anormalement faible) et aucune ondes S. 

Il déduit de ses observations l’existence d’une discontinuité majeure séparant des roches solides d’un milieu liquide où les ondes sismiques P se propagent à faible vitesse et où les ondes S ne se propagent pas. La discontinuité de Gutenberg située à 2900 km de profondeur sépare donc le manteau terrestre rocheux et solide du noyau externe constitué d’un alliage liquide de fer et de nickel.

II.C. La discontinuité de Lehmann

La discontinuité de Lehmann est la 3e discontinuité majeure. Située à 5100 km de profondeur, elle délimite la graine, ou noyau interne, constitué d’un alliage de Fer et de Nickel solide du noyau externe de même composition mais liquide.

II.D. Le modèle PREM

Dans les années 1980, les sismologues établissent un modèle de la structure de la Terre appelé PREM (Preliminary Reference Earth Model) décrivant précisément les variations de la vitesse des ondes sismiques et de la densité des matériaux avec la profondeur. Dans ce modèle, les différentes enveloppes sont assimilées à des boules emboîtées et les paramètres ne dépendent que de la profondeur (homogénéité latérale). Il permet de prédire le temps d'arrivée des ondes sismiques aux différents points du globe de manière satisfaisante et constitue donc une bonne approximation de la structure interne de la Terre.

Transition : Le modèle PREM montre qu'on peut distinguer plusieurs sous-parties dans le manteau (observez ci-contre les variations de vitesse entre le MOHO, premier saut de vitesse proche de l'axe des abscisse, et la profondeur ~700km : il se passe des choses dans cette région du manteau...).