Cette série de cinq cours a porté sur les méthodes d’imagerie sismique, telles que développées depuis environ quarante ans pour l’étude de la structure profonde globale du manteau de la Terre. Le principe est similaire à celui de l’imagerie médicale : comment obtenir une image de la structure interne d’un corps en disposant des sources et des capteurs d’ondes à sa surface ?
Au premier ordre et à une très bonne approximation, la Terre est constituée de couches sphériques concentriques, si bien qu’on peut décrire la structure élastique de son manteau solide (depuis la surface jusqu’à 2 900 km de profondeur) en faisant intervenir un seul paramètre – la profondeur. Cependant, il existe des variations géographiques de température et de composition dues au fait que notre planète est « dynamique ». En particulier, pour dégager la chaleur interne emmagasinée dans le noyau et le manteau, le manteau est animé de mouvements de convection – certes très lents (de l’ordre de 10 km/Ma), qui se manifestent en surface par les mouvements des plaques tectoniques. Les ondes sismiques engendrées par un fort séisme se propagent à travers l’intérieur de la Terre, à des vitesses qui varient au cours de la propagation et dépendent des propriétés élastiques des matériaux rencontrés en chemin, qui elles-mêmes dépendent de la température et de la composition de ces roches. Grâce à la tomographie sismique, combinée avec les informations provenant d’autres disciplines (physique des matériaux, géochimie, modélisation géodynamique), nous avons une idée de plus en plus précise de la morphologie de ces courants de convection mantellique, ce qui nous permet de mieux comprendre les observations de surface et leur variation avec le temps : distribution des continents, séismes et des volcans, des chaînes de montagnes (ou dorsales) submergées au fond des océans, etc., ainsi que de l’évolution de la Terre depuis sa formation il y a environ 4,6 milliards d’années.