1. La lithosphère océanique est produite en permanence au niveau

1. La lithosphère océanique est produite en permanence au niveau des
dorsales
Activité : Fonctionnement de la dorsale et accrétion océanique. Act 4 et 5 p
166 et 168
La divergence au niveau des dorsales provoque un amincissement crustal qui fait remonter
l'isotherme 1300 °C près de la surface. Cela entraîne :

un flux géothermique élevé au niveau des
dorsales. La tomographie sismique montre que
cette anomalie thermique est superficielle et ne
s'enracine qu'à une faible profondeur (environ
200 km) ;

une diminution de pression à la limite
lithosphère asthénosphère.

Il en résulte une décompression
adiabatique des péridotites de l'asthénosphère
superficielle c'est à dire une diminution de
pression sans variation de température (qui
demeure à 1300°C). ex briquet décompression à
même température passage de l’état liquide à gazeux
Diagramme pression (P) et température (T)
de la péridotite (en laboratoire)
La péridotite est un mélange de minéraux qui
n'ont pas tous la même température de fusion.
On appelle solidus les conditions de P et T pour
lesquelles tous les minéraux sont à l'état solide
(première goutte de liquide dans le solide =
courbe de fusion commençante). On appelle
liquidus les conditions de P et T pour lesquelles
tous les minéraux sont à l'état liquide
(apparition du premier cristal dans le liquide).
Entre les deux, la péridotite se présente sous la
forme d'une bouillie cristalline, il y a fusion
partielle. Pour un corps pur, liquidus et solidus
sont confondus.
Fusion partielle des péridotites au niveau
d'une dorsale
Au niveau d'une dorsale océanique, le géotherme
croise le solidus entre 20 et 80 km de profondeur.
La décompression adiabatique provoque alors la
fusion partielle des péridotites du manteau dont
la fraction liquide constitue des gouttelettes de
magma qui remontent vers la surface par
différence de densité (le passage de l'état solide à
l'état liquide provoque une augmentation de volume
et donc une diminution de masse volumique) et se
rassemblent en formant des lentilles magmatiques.
Lorsque le géotherme recoupe le solidus, le
manteau solide commence à fondre aux joints
des grains. Les liquides de fusion quitte très
rapidement leur lieu d’origine, les liquides
silicatés sont moins dense que la péridotite et
montent rapidement
De la péridotite au basalte
La péridotite de départ (péridotite
asthénosphérique) est composée d'olivine, de
pyroxène (silicates ferromagnésiens) et de
plagioclases. Or les plagioclases (riches en
Ca et Al) fondent en premier. Le liquide
magmatique aura donc une composition
chimique différente de la péridotite initiale car
il sera plus riche en calcium et en aluminium
que la péridotite de départ il pourra donner,
par exemple, un basalte. Par voie de
conséquence la péridotite résiduelle (péridotite lithosphérique) aura une composition
chimique différente de la péridotite de départ et sera enrichie en olivine et pyroxène.
Fusion expérimentale d'une péridotite
Dans le détail, la diversité de la composition
chimique des basaltes s'explique (1) par la
composition chimique particulière de la
péridotite de départ et (2) par son taux de
fusion partielle qui ne dépasse pas 20 % (soit
environ 20 km3 de magma produit par an à
l'échelle de la planète).
La lithosphère océanique se forme par refroidissement du magma
Après refroidissement le magma donnera des basaltes et des gabbros qui ont même
composition chimique mais qui se distinguent par leur vitesse de refroidissement,
rapide, en surface, pour les basaltes
(structure microlitique) ou lente, en
profondeur, pour les gabbros (structure
grenue). Cette croûte océanique (basaltes
et gabbros) surplombe la péridotite
appauvrie dont elle est issue. Le tout
formant un ensemble solidaire sur le plan
mécanique
(bien
que
composition
chimique différente) : la lithosphère
océanique.
Bilan : Les submersibles permettent aujourd’hui d’observer, au niveau des dorsales, des phénomènes
volcaniques aboutissant à la mise en place des basaltes de la croûte océanique.
Les données sismiques montrent également la présence de roches partiellement fondues à l’aplomb des
dorsales. A ce niveau, l’isotherme 1300°C est très proche de la surface, ce qui traduit un amincissement
de la lithosphère et une remontée de l’asthénosphère.
Cette remontée provoque une décompression des péridotites du manteau et leur fusion partielle (15%).
Le magma ainsi produit à une composition différente de la péridotite dont il est issu.
Une partie du magma refroidit en profondeur et forme les gabbros de la croûte océanique. Le magma
arrivant en surface refroidit rapidement et donne les basaltes.
La divergence des plaques de part et d’autre de l'axe de la dorsale entraîne une
remontée locale de l'isotherme 1300 °C en même temps qu'une diminution de
pression. Il en résulte une décompression adiabatique qui provoque la fusion
partielle des péridotites du manteau avec la formation d'un magma de
composition basaltique qui remonte par différence de densité. Si le magma parvient
en surface il refroidit rapidement et donne naissance à des basaltes en coussins.
S'il ne parvient pas en surface, il refroidit lentement et donne naissance à des
gabbros. Basaltes, gabbros et péridotite résiduelle (celle qui a partiellement fondu
et produit un magma basaltique) forment alors ensemble nouvelle lithosphère
océanique. On appelle accrétion océanique cette formation de lithosphère
océanique à partir de matériaux d'origine mantélique.
A voir aussi les vidéo sur géoscience 3D sur le comportement des roches