le principal moteur de la subduction corrigé

le principal moteur de la subduction
On cherche à comprendre à quel moment l’augmentation de la densité de la lithosphère océanique peut aboutir à une rupture d’équilibre entrainant la subduction aux
frontières de certaines plaques.
1/ Principe de la méthode de calcul : L’épaisseur de la lithosphère océanique augmente avec son âge et sa hauteur H suit une loi qui dit que :
H = 9,2  t où t est l’âge en millions d’années. La hauteur calculée est exprimée en km.
Calculer la hauteur H de la lithosphère océanique (précision au 1/ 10) pour les âges suivants : 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 millions d’années. Indiquer les résultats dans la
première ligne du tableau (document B).
2/ Sachant que la lithosphère océanique d’épaisseur H est composée d’une épaisseur h de croûte océanique (à peu près constante et de l’ordre de 5 km) et d’une
épaisseur variable de manteau supérieur H – h et connaissant les masses volumiques de la croûte (croûte = 2.85) et du manteau (manteau =3.3) on peut calculer la masse
d’une colonne de lithosphère d’une surface de 1 m2 d’après la formule suivante : ML = croûte x h + manteau x (H – h) (la masse est exprimée en milliers de tonnes)
Calculer la masse d’une colonne de lithosphère pour les âges 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 millions d’années. Indiquer les résultats dans la deuxième ligne du tableau.
J
3/ On peut de la même façon calculer la masse d’une colonne d’asthénosphère de même épaisseur H afin de comparer les masses respectives de lithosphère et
d’asthénosphère à l’aide de la formule suivante : MAsth = asthéno x H où asthéno = 3.25
Calculer la masse d’une colonne d’asthénosphère pour les âges 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 millions d’années. Indiquer les résultats dans le troisième ligne du tableau.
Document B :

Age en MA
5
10
15
20
25
30
35
H = 9.2  t
MLithos (Tonnes)
MAsth (Tonnes)
4°) A quel âge la lithosphère océanique n’est elle plus en équilibre sur l’asthénosphère ? Quelle est la conséquence de ce déséquilibre ?
5°) La lithosphère océanique de la plaque de Nazca qui s’enfonce dans l’asthénosphère au niveau des Andes est âgée d’environ 40 millions d’années et la lithosphère
océanique de la plaque pacifique qui s’enfonce dans l’asthénosphère au niveau de la fosse des Mariannes est âgée de 85 à 150 millions d’années. Est-ce en accord
avec les calculs effectués précédemment ?

Question 1 :
On calcule l’épaisseur de la lithosphère océanique en fonction du temps grâce à la formule H = 9,2  t
Age en MA
5
10
15
20
25
30
35
H (km)
20,6
29,1
35,6
41 ,1
46
50,5
54,4
Question 2 :
ML = croûte x h + manteau x (H – h)
Age en MA
5
10
15
20
25
30
35
H (km)
20,6
29,1
35,6
41 ,1
46
50,5
54,4
ML (millier de
tonnes)
65,7
93,8
115,2
133,4
149,6
164,4
177,3
Question 3 :
MAsth = asthéno x H où asthéno = 3.25
Age en MA
5
10
15
20
25
30
35
H (km)
20,6
29,1
35,6
41 ,1
46
50,5
54,4
ML (millier de
tonnes)
65,7
93,8
115,2
133,4
149,6
164,4
177,3
Masth (millier de
tonnes)
66,9
94,6
115,7
133,6
149,5
164,1
176,8
Question 4 :
On voit qu’à partir de 25 millions d’années, la lithosphère n’est plus en équilibre sur l’asthénosphère donc elle plonge dans le manteau, c’est ce que l’on appelle la
subduction. C’est par ce phénomène que l’on explique que l’on ne trouve pas de lithosphère océanique plus âgée que 200 millions d’années alors que l’on trouve de la
lithosphère continentale agée de plus de 4 milliards d’années.
Le plongement de la lithosphère océanique entraine toute la plaque avec elle. Ainsi, on considère que, avec le mouvements de convection , l’apport de matière au niveau
des dorsales, la subduction est un grand moteur de l’écartement et donc de la divergence des plaques lithosphériques.

Question 5 :
La lithosphère océanique de la plaque de Nazca qui s’enfonce dans l’asthénosphère au niveau des Andes est âgée d’environ 40 millions d’années et la lithosphère
océanique de la plaque pacifique qui s’enfonce dans l’asthénosphère au niveau de la fosse des Mariannes est âgée de 85 à 150 millions d’années. Est-ce en accord
avec les calculs effectués précédemment ?
La lithosphère océanique peut mathématiquement entrer en subduction à 25 millions d’années. En pratique, on ne trouve pas de subduction engageant de la lithosphère
océanique de 25 millions d’années. Il existe une certaine inertie de la lithosphère océanique et les plaques qui sont autour peuvent agir comme des « bouées » qui
empèchent le plongement de ces plaques.
La lithosphère océanique commence donc à plonger vers 40 MA mais on peut aller jusqu’à 200 MA.