Traces écrites Thème 1 La Terre dans l`Univers, la vie et l`évolution

Traces écrites Thème 1 La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant S.Dalaine 2011
Traces écrites
Lycée E. Delacroix 1ère S
V. Les technologies récentes donnent un scanner de la structure interne du globe et progressent dans le
modèle de la Terre
Cf TP 13 : le renouvellement de la lithosphère océanique
A. La modélisation de la fusion partielle des roches en laboratoire
1°) mise en évidence d’une zone partiellement liquide via la sismique réflexion
L’absence de réflecteur 5 km sous la dorsale, révèle la présence d’un matériau à l’état liquide. En effet, sous la
dorsale, il existe une chambre magmatique renfermant un liquide ou magma provenant de la fusion partielle d’une
roche sous-jacente. Or la seule roche existant sous la croûte est la péridotite. La déformation des isothermes de part
et d’autre de la dorsale, révèle une remontée de la péridotite asthénosphérique ductile au niveau de la dorsale.
Comment expliquer la fusion de la péridotite ?
2°) la cellule à enclume diamant permet de tracer les courbes du solidus et liquidus de la péridotite
Des expériences analogiques avec une cellule à enclume diamant, permettent de connaître les domaines de T et P
pour lesquelles la péridotite solide entre dans son domaine de fusion.
Or le géotherme au niveau des dorsales révèle une forme particulière : il coupe le solidus de la péridotite entre 120
et 20 km de profondeur : une fusion partielle (12%) est alors possible.
Ce recoupement est possible par le comportement ductile de la péridotite asthénosphérique : celle-ci remonte plus
vite qu’elle ne se refroidit et ainsi recoupe le solidus entraînant sa fusion partielle.
3°) la fusion partielle de la péridotite mantellique est à l’origine du liquide basaltique qui par refroidissement
donnera la croûte océanique
La péridotite asthénosphérique étant un matériau composite, fait d’olivine, pyroxène et feldspath, ces 3 minéraux
n’ont pas la même température de fusion. Ainsi, le feldspath a une température de fusion plus faible que l’olivine.
Lors de la remontée de la péridotite asthénosphérique (=péridotite source), les minéraux feldspaths et pyroxènes
fondent majoritairement alimentant le magma. La péridotite résiduelle, formant le manteau lithosphérique, est donc
enrichie en olivine et appauvrie en feldspaths.
Dans la chambre magmatique, le magma qui refroidit lentement au fond de la chambre a le temps de cristalliser
entièrement : les cristaux de fd, px et ol sont jointifs et forment le gabbro.
Le liquide résiduel remonte en s’infiltrant dans des filons où il se refroidit rapidement, donnant un verre et quelques
cristaux de fd, ol et px. En surface du plancher, le magma subit une trempe (contact de l’eau très froide) formant du
basalte sous forme de pillows-lavas.
B. la tomographie sismique montre une remontée d’un matériel peu dense, modélisation de la fusion
partielle
A partir des années 1990, les sismologues ont développé une technique appelée tomographie sismique, basée sur
les temps de parcours des ondes. Ils construisent ainsi une image en 3D de l’intérieur du globe terrestre, confirmant
et précisant le modèle PREM d’enveloppes concentriques du globe terrestre, et notamment le mouvement des
plaques lithosphériques rigides sur l’asthénosphère ductile.
Ainsi, en permanence, de la lithosphère océanique rigide, froide et dense s’enfonce dans l’asthénosphère et est
détruite dans les zones de subduction. Ce recyclage est équilibré par une remontée de l’asthénosphère ductile au
niveau des zones de divergence, au cœur des dorsales, produisant de la nouvelle lithosphère océanique.
Ainsi, les plaques lithosphériques en mouvement participent à l’activité du globe terrestre.
Conclusion :
Ce thème 1B a permis d’appréhender les étapes de la construction d’un modèle, celui de la tectonique des plaques. Il
a mis en évidence l’avancée dans les découvertes et l’intégration d’outils de plus en plus complexes pour mieux
valider le modèle. Nous n’avons pas abordé l’origine de la remontée de l’asthénosphère. En effet, cette remontée,
est due à un mouvement de convection, lié à une production de chaleur à la base du manteau par désintégration
radioactive.
En septembre 2011, une nouvelle étude, publiée par la revue Science, révèle que parmi les inclusions récoltées dans
les diamants (formés à très grande profondeur), un changement a lieu pour celles datées de -3 Ga. Avant 3 Ga les
inclusions emprisonnées dans les diamants sont proches des péridotites, et après 3 Ga les inclusions sont plutôt de
types éclogites. Ainsi, on peut dater les débuts de la tectonique des plaques à -3 Ga !