A l`aide des documents proposés, de vos observations et de vos

Thème 1B
Activité 13 : Le renouvellement de la lithosphère océanique
Notions à construire
En permanence, de la lithosphère océanique est détruite dans les zones de
subduction et produite dans les dorsales.
La divergence des plaques de part et d’autre de la dorsale permet la mise en place
d’une lithosphère nouvelle à partir de matériaux d’origine mantélique.
Dans les zones de subduction, les matériaux de la vieille lithosphère océanique
s’incorporent au manteau.
Objectifs et mots clés. Il s’agit de construire une représentation graphique
synthétique du modèle global et de fournir aux élèves les données essentielles sur
le fonctionnement d’une dorsale type.
Compétences travaillées
Capacités
Recenser, extraire et organiser des informations sur des images
de tomographie sismique.
Réaliser des modélisations analogiques et numériques pour
établir les liens entre amincissement de la lithosphère, remontée,
dépressurisation et fusion partielle de l’asthénosphère sousjacente et formation d’une nouvelle lithosphère.
Attitudes
Manifester sens de l’observation, curiosité, esprit
critique
Faire preuve d’autonomie
Percevoir la différence entre réalité et simulation
A l’aide des documents proposés, de vos observations et de vos connaissances, expliquez le renouvellement des plaques lithosphériques au cours des temps géologiques
Document 1 : La tomographie sismique
La tomographie sismique est une méthode géophysique utilisant l'enregistrement de l'arrivée des ondes sismiques émises
lors de tremblements de terre et dont l'interprétation des temps d'arrivée les uns relativement aux autres et en différents
lieux, permet de remonter aux variations spatiales des vitesses de propagation de ces ondes à l’intérieur du globe terrestre.
Les modèles tridimensionnels de vitesses d'ondes ou d'anomalies de vitesse par rapport au modèle radial de 1 er ordre
(modèle PREM) peuvent être interprétés en termes de variations de température locale au sein des unités terrestres, ou en
termes de variation de composition chimique ou minéralogique des matériaux. Son utilisation principale est la réalisation
de la cartographie des hétérogénéités du manteau terrestre, très utile pour établir des liens entre les déplacements
lithosphériques, interprétés dans le cadre de la tectonique des plaques, et la convection mantellique.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Tomographie_sismique
La tomographie sismique permet d’obtenir des coupes virtuelles du globe terrestre en mesurant la vitesse de propagation
des ondes sismiques en profondeur : les zones où la vitesse des ondes mesurée est inférieure à la vitesse moyenne sont
considérées comme plus chaudes, les zones où la vitesse des ondes mesurée est supérieure à la vitesse moyenne sont
considérées comme plus froides.
D’après Manuel de SVT, Bordas, 2007
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Document 2 : Tomographies sismiques au niveau des fosses d’Amérique centrale, du Japon, des Tonga, de la mer Egée
2
Document 3 : Tomographies sismiques au niveau de l’Islande (gauche) et du Pacifique Est/Amérique du Sud (droite)
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Document 4 : Profils sismiques
Marges passives de l’Océan Atlantique (Golfe de Gascogne en France)
Dorsale médio Atlantique
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Document 5 : Un rift actuel (http://www.ipgp.fr/~sicilia/Chap1.pdf)
Matériel : Logiciel Google Earth, Fichier Afar.kmz
La dépression de l'Afar se situe dans la Corne de l'Afrique, au Sud de la mer Rouge. Comme son nom le laisse entendre, la majeure partie du site a une topographie peu élevée, voire
réside à une altitude inférieure à celle du niveau de la mer. Grâce à une vue prise satellitale, on s'aperçoit que s'il n'y avait pas la parcelle d'eau qui les sépare, la péninsule arabique
pourrait s'emboîter dans l'Afrique, de la même manière que l'Amérique du Sud y trouverait son encastrement du coté opposé. Cependant, en y regardant de plus près, on remarque une
sorte d'excroissance du continent africain, au niveau du Yémen, qui l'empêche de coïncider parfaitement avec l’Arabie. Cette région à géométrie triangulaire, surplombée par des hauts
plateaux, est ce que l'on nomme la dépression de l'Afar. C'est également un des déserts les plus chauds de la Terre qui couvre principalement l'Ethiopie, mais aussi le Sud de l'Erythrée
et une partie de la Somalie.
La sécheresse, mêlée à l'intense activité volcanique et sismique sculptent le paysage de façon spectaculaire depuis près de 30 Ma. De surcroît, l'absence de végétation facilite la
découverte de cet endroit unique au monde, ou tout ce qui se déroule normalement à plusieurs kilomètres de profondeur est ici expose à la surface. Les scientifiques ont ainsi le
privilège de lire l'histoire de la Terre comme dans un gigantesque livre ouvert de géologie.
Document 6 L’océanisation http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosgeol/01_decouvrir/01_extension/01_terrain/06a.htm
Failles et volcanisme marquent les paysages des continents soumis à une extension. L’Est africain et l’Islande correspondent à différents stades de ce processus qui, lorsqu’il se
poursuit pendant des millions d’années, ouvre des océans comme l’Atlantique et le Pacifique.
À ce stade évolué, des « dorsales » sous marines sont en pleine activité volcanique et créent sans cesse de nouveaux fonds océaniques (océanisation).
Les dorsales, généralement situées à 2500 mètres environ sous la surface de la mer, sont un système de montagnes volcaniques sous-marines d’environ 64.000 kilomètres de long où
sont fabriqués chaque année 17 km3 de nouvelle croûte océanique.
La croûte continentale étirée par les mouvements de divergence des plaques peut, après la phase rift continental (Afrique) » être totalement amincie.
Les roches du manteau supérieur subissent une diminution de pression au droit de l’amincissement. Ceci facilite la fusion d’une partie de ces roches chaudes (fusion partielle).
Le magma ainsi formé se rassemble ; plus léger, il tend à monter dans les fissures et va s’épancher en surface.
Le magma, produit par la fusion partielle du manteau, est injecté par un grand nombre de dykes basaltiques dans la croûte continentale granitique, maintenant amincie et étirée. Ce
mélange granite-basalte s'appelle la croûte de transition (principalement parce que la vitesse des ondes séismiques (tremblement de terre) s’y propageant est intermédiaire entre celle
qui caractérise le granite (plus lente) et celle qui caractérise le basalte (plus rapide).
Leur altitude est négative et l’eau de mer envahit la région : un océan naît, les continents se séparent, deux plaques sont individualisées.
L’extension se poursuivant, la croûte océanique se fissure régulièrement. Le magma qui parvient ainsi au contact de l’eau de mer prend des formes de coussins (pillow-lavas en
anglais) en raison des pressions d’eau régnant en profondeur.
Les roches volcaniques consolidées s’écartent de chaque côté de la dorsale ce qui laisse la place à de nouvelles arrivées de laves qui forment de nouvelles roches volcaniques, plus
jeunes. Les anciens bords du Rift s’éloignent, toujours remplacés par de nouveaux
C'est ce magma, refroidi, cristallisé, qui formera la nouvelle croûte océanique de part et d'autre d'une dorsale d’abord embryonnaire comme celle qui ouvre la Mer Rouge.
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Document 7 : Diagramme de phase de la péridotite
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Document 8 Tableau de la composition minéralogique de trois roches magmatiques
Minéraux
Péridotite
Gabbro
Basalte
Olivine
40 %
9%
9%
Pyroxènes
54 %
34 %
34 %
Plagioclases
6%
52 %
52 %
Orthose
1%
6%
6%
Quartz
0%
0%
0%
Document 9 : Matériel disponible
Réchaud
Microscope
Lames de verre
Pince en bois
7
Vanilline
Glaçons