1S1B7 TP magmatisme dorsale
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THEME 1 B Activité n°1B7 - dorsales : la formation des roches de la croute océanique Nous savons que la croûte océanique (CO) se forme au niveau des dorsales qui est le siège d’une forte activité volcanique et d’une distension, que le flux thermique est très élevé au niveau d’une dorsale, que la croûte océanique est constituée de basaltes et de gabbros, que la limite lithosphère-asthénosphère correspond à l'isotherme 1300°C. On veut comprendre : - l’origine du relief de la dorsale alors que l’on est dans un contexte de divergence, - l’origine du magma basaltique qui alimente le volcanisme des dorsales alors que lithosphère et asthénosphère sont censées être à l’état solide, - pourquoi un même magma peut donner deux roches différentes, basalte et gabbro. Lancer Magmawin , logiciel de modélisation de la cristallisation de magmas. Il nous servira à déterminer les conditions dans lesquelles le magma à l'origine du basalte et du gabbro de la croûte océanique se forme. Cliquer sur Expérimentation / S'informer de la fusion partielle pour voir le principe des expériences Puis cliquer sur Expérimentation / Expérimenter sur la fusion partielle de péridotites Le graphique proposé est un diagramme pression-température sur lequel ont été positionnés les résultats d'expériences (points colorés) au cours desquelles de la péridotite a été soumise à différentes conditions de température et de pression. Il faut savoir que l’état physique d’un matériau dépend de la température et de la pression. Dans le diagramme pression-température de la péridotite asthénosphérique on distingue 2 lignes (solidus et liquidus) séparant 3 domaines : roches solides (solidus) roches partiellement fondues (liquidus) roches totalement fondues. Sur le document annexe fourni qui reprend ce diagramme, ont été positionnés en plus le géotherme océanique des plaines abyssales et le géotherme des dorsales (géotherme = variation de la température avec la profondeur) 1. Déterminer graphiquement la profondeur moyenne de la limite lithosphère- asthénosphère sous les océans et sous les dorsales. Comment peut-on expliquer la profondeur constatée sous la dorsale ? 2. Reconstituez l’enchainement causes-conséquences : remontée/enfoncement de l’asthénosphère isotherme 1300°C moins/plus profond flux thermique élevé/bas roches plus froides/chaudes dilatation/contraction masse volumique des roches plus élevée/basse soulèvement/enfoncement relief négatif/positif 3. A partir du graphique, déterminez à quelle profondeur la péridotite commence à fondre sous les dorsales. A quelle profondeur ne fond-elle plus ? La fusion de la péridotite est-elle totale ou partielle ? Coloriez en rouge, sur le graphique, la zone de fusion de la péridotite. 4. Dans Magmawin, en survolez les points colorés (expériences), vous pouvez faire apparaître un graphique montrant le % de magma obtenu (chaque point représentent une expérience réalisée) : garder une température identique et changer de pression. Que constatez-vous ? Quelle est donc la cause de cette fusion partielle ? 5. Afin de compléter le tableau proposé réalisez des simulations de cristallisation de magmas obtenus par fusion partielle d'une péridotite à une pression de 25 GPa aux trois températures proposées (Vitesse de refroidissement du magma = 1 (très lent) ; vitesse de simulation maximale ; la composition chimique globale du magma obtenu correspond à la ligne "Etat initial") Quel doit être le pourcentage de fusion partielle de la péridotite sous les dorsales ? Ce magma a-t-il la même composition que la péridotite ? 6. Pour un même magma, faire varier amplement la vitesse de refroidissement. Quelles roches, quelles structures obtient-on dans ce différentes circonstances ? 7. Il existe deux types de roches magmatiques, volcaniques et plutoniques. Dans quelle famille de roche placez-vous donc les basaltes et les gabbros ? 8. Réaliser des expériences de simulation de cristallisation pour obtenir une structure grenue puis une structure microlitique avec de la vanilline que l’on fera fondre entre lame et lamelle (serrez avec une pince). L’observation se fait au microscope munis de filtres polarisants. Vous disposez de blocs de glace pour accélérer le refroidissement. (Prendre éventuellement une photo des résultats obtenus) Document annexe Les conditions de la fusion de l'asthénosphère Composition chimique des roches Tableau Magma obtenu par fusion partielle d'une péridotite pour : Oxydes (%) SiO2 Al2O3 FeMgO CaO Péridotite 44 3,5 46 Basalte 46,5 13,4 Gabbro 46,3 13,5 7% de fusion partielle 15% de fusion partielle 24% de fusion partielle K2O 3 Na2 O 0,3 25,6 10,9 1,8 1,1 25,8 10,7 1,8 1,2 0,1 Composition minéralogique des roches obtenues après cristallisation du magma issu de la fusion partielle : noter les 3-4 minéraux principaux par ordre d’apparition (et la T°C)
