modelisation_vieillisement_lithosphere

Activité TS : Modélisation analogique du vieillissement de la lithosphère océanique
Thème : 1B2 : La convergence lithosphérique : contexte de la formation des chaînes de montagne
Connaissances à construire : La différence de densité entre l’asthénosphère et la lithosphère
océanique âgée est la principale cause de la subduction. En s'éloignant de la dorsale, la lithosphère
océanique se refroidit et s'épaissit. L'augmentation de sa densité au-delà d'un seuil d'équilibre
explique son plongement dans l'asthénosphère.
Capacités et attitudes :
- Raisonner à l’aide de calculs simples sur le lien entre âge de la lithosphère / densité /
subduction
- Pratiquer une démarche scientifique (…modéliser)
- Manipuler et expérimenter
- Comprendre le lien entre les phénomènes naturels et le langage mathématique
Contexte : La modélisation s’appuie sur le principe de l’isostasie qui énonce que la lithosphère
repose en équilibre sur l’asthénosphère.
La modélisation intervient en complément du calcul des densités moyennes de la lithosphère
vieillissante. Le calcul peut être effectué directement ou demandé avec le logiciel Excel.
Le calcul se fait par une moyenne pondérée (densité de la lithosphère = [(densité de la croûte x
épaisseur de la croûte) + (densité du manteau supérieur x épaisseur du manteau supérieur)] /
épaisseur de la lithosphère).
Document : le vieillissement de la lithosphère océanique
Au cours de son éloignement de l’axe de la dorsale, la lithosphère océanique s’hydrate et se refroidit.
Ce refroidissement se traduit par un abaissement de l’isotherme 1300°C qui représente la limite
lithosphère-asthénosphère : il s’ensuit un épaississement progressif de la lithosphère océanique par
sa base, par rajout de manteau froid et lourd, la croûte conservant toujours une épaisseur constante
de 7 km. La majeure partie de la lithosphère océanique actuelle est âgée de moins de 180 millions
d’années.
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Laurence Comte – EEMCP2 de SVT AEFE - 2013
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Matériel
o une balance à plateaux
o 2 burettes 25 mL sur leur
portoir,
o 2 éprouvettes 50 mL,
o 2 béchers 50 mL,
o huile d’olive (d=0,90),
modélise
la
croûte
océanique d=2,8
o solution A
(eau sucrée à 150g.L-1, d=
1,05)
modélise le manteau
lithosphérique d= 3,3,
o solution B
(eau sucrée à 100g.L-1,
d=1,03)
modélise le manteau
asthénosphérique d=3,25
protocole
 Placer une éprouvette sur chaque plateau de la balance.
 Ajuster l’équilibre.
 Verser 6 mL d’huile dans la première éprouvette (modélise une
colonne de croûte océanique)
 Verser 6 mL de la solution B dans la 2ème éprouvette (modélise
une colonne identique d’asthénosphère)
 Disposer les burettes au-dessus des éprouvettes.
 Remplir la première burette de solution A.
 Remplir la 2ème burette de solution B.
 A l’aide des burettes verser progressivement et en quantités
équivalentes la solution dans les deux éprouvettes.
 Continuer jusqu’à obtenir un changement d’équilibre des
plateaux.
Laurence Comte – EEMCP2 de SVT AEFE - 2013
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