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PARTIE 6: Lithosphère et tectonique des plaques. ( 6 semaines) Chapitre 2: divergence et phénomènes liés. (3 semaines) pb: comment expliquer la formation de lithosphère au niveau des dorsales ? quels sont les phénomènes associés à cette accrétion? I Les forces en jeu au niveau des dorsales. TP3 forces en jeu au niveau de la dorsale Sous la dorsale, la lithosphère est très amincie. Il se produit une remontée de matériaux de l’asthénosphère, plus chauds et donc moins denses. Cette poussée de matière soulève la croûte et est en partie responsable du relief de la dorsale. Il existe le long de l’axe de la dorsale un fossé d’effondrement d’environ 20 km de large appelé rift délimité par des failles normales. Ces failles montrent que cette zone est soumise à des forces d’extension correspondant à un étirement. L'activité des failles, est responsable de nombreux séismes superficiels. rift schéma de la partie centrale d'une dorsale 10 km II La formation de la lithosphère océanique. TP4 Lithosphère océanique A. Fusion partielle et formation d’un magma Un magma est un liquide résultant de la fusion partielle d'une roche qu'on appelle la roche mère. La roche mère est ici la péridotite asthénosphérique. Lors de sa remontée, la pression diminue mais la température varie peu. Cette diminution de pression permet le franchissement du solidus vers 70 km de profondeur et donc la fusion d'environ 15 % de la péridotite. Certains éléments chimiques fondent plus facilement que d’autres, on obtient donc suite à la fusion partielle deux phases de composition chimiques différentes: - un magma, plus riche en Si et Al que la roche mère. Les gouttes de magma montent vers la surface et se rassemblent dans une chambre magmatique. - une péridotite résiduelle solide plus riche en Fe et Mg que la roche mère et qui constituera le manteau lithosphérique. B. Formation de la croûte océanique à partir du magma Une partie du magma refroidit lentement en profondeur dans la chambre magmatique, les cristaux ont le temps de grossir et on obtient donc une roche de structure holocristalline: le gabbro formé de cristaux jointifs de plagioclases, de pyroxènes et éventuellement d’olivine. L'autre partie du magma remonte par les nombreuses fissures présentes sous le rift. Il se refroidit brutalement et on obtient donc une roche de structure microlitique: le basalte qui forme des filons dans les fissures et des coussins (pillow-lavas) lorsque le magma entre en contact avec l’eau. Gabbro et basalte sont deux roches magmatiques, elles ont la même composition chimique puisqu'elles proviennent du même magma mais le gabbro est une roche plutonique (formée en profondeur) alors que le basalte est une roche volcanique (formée en surface). La nouvelle croûte s’ajoute à l’ancienne par accrétion. Le phénomène est discontinu à l’échelle humaine mais continu à l’échelle des temps géologiques. On estime qu’il y a formation de 20 km3.an-1 de roches magmatiques au niveau des dorsales. chambre magmatique cristallisation basaltes croûte gabbros fusion partielle des péridotites asthénosphériques manteau lithosphérique remontée de l'asthénosphère asthénosphère formation de lithosphère océanique au niveau d'une dorsale C. Les modifications de la lithosphère. pb: comment expliquer l'enfoncement de la lithosphère de la dorsale vers les plaines abyssales? exo type III Exploitez les documents p318 et 319 afin de mettre en évidence et d'expliquer les modifications subies par la lithosphère lorsqu'elle s'éloigne de la dorsale. consignes: exploitez chaque document puis faites un bilan en reliant ces documents. cf correction De l’eau de mer s’infiltre dans les nombreuses fissures de la jeune lithosphère océanique. L’eau hydrate les minéraux et provoque leur transformation en d’autres minéraux (ex: serpentine). Certains éléments chimiques des minéraux passent en solution dans l’eau. Quand cette eau de mer, chaude et riche en éléments chimiques métalliques, ressort de la croûte, on obtient une source hydrothermale avec des dépôts en forme de cheminées (fumeurs noirs). Cette circulation d’eau participe au refroidissement de la croûte Le refroidissement entraîne un épaississement du manteau lithosphérique puisque la limite lithosphère / asthénosphère devient plus profonde. Le refroidissement entraîne également une augmentation de la densité de la lithosphère et d’autre part, elle se recouvre de sédiments de plus en plus épais. Ces deux phénomènes font que la lithosphère a tendance à s’enfoncer de plus en plus dans l’asthénosphère sous-jacente. BILAN: On obtient donc la succession de roches ci-dessous dont l’ensemble forme la lithosphère océanique. épaisseur sédiments de 0 à plusieurs centaines de mètres basaltes en coussins environ 1 km basaltes en filons environ 1km gabbros environ 4 km péridotites jusqu'à l'asthénosphère: de 0 sous les dorsales à environ 100 km CROUTE Moho MANTEAU LITHOSPHERIQUE structure et composition de la lithosphère océanique III Les marges passives, témoins de la naissance d’un océan. TP5 les marges passives On appelle marges passives les bordures continentales qui ne sont pas des limites de plaques. Elles ne sont pas marquées par des événements tectoniques (ni séismes, ni volcans). Elles sont structurées par des failles normales délimitant des blocs basculés. Les plans de ces failles sont courbes, on les appelle des failles listriques. Les marges passives sont le siège d'une sédimentation importante entretenue par l'enfoncement des blocs appelé subsidence. Les sédiments superposés permettent de reconstituer l'histoire de ces marges qui commence par une rupture continentale aboutissant à la formation d'un océan. Les rifts continentaux actuels correspondent à la première phase de l'ouverture d'un océan. sédiments continentaux état initial lithosphère asthénosphère remontée de l'asthénosphère et amincissement de la lithosphère sédiments syn-rift (évaporites) formation des failles rift continental formation de lithosphère océanique sédiments syn-rift et post-rift les étapes de l'ouverture d'un océan conclusion: La lithosphère océanique est constituée de basaltes et de gabbros reposant sur les péridotites lithosphériques. Les basaltes et les gabbros sont formés à l'axe de la dorsale à partir des magmas nés de la fusion partielle des péridotites asthénosphériques. L'axe de la dorsale est marqué par un rift dû à des forces d'extension. Ces mêmes forces sont à l'origine de l'ouverture d'un océan et donc de la formation des marges passives. LES MODIFICATIONS DE LA LITHOSPHERE - CORRECTION DE L'EXERCICE TYPE III: Exploitez les documents p318 et 319 afin de mettre en évidence et d'expliquer les modifications subies par la lithosphère lorsqu'elle s'éloigne de la dorsale. document 1: La photo a montre un fumeur noir, c'est une source hydrothermale très chaude que l'on peut observer près du rift. Le panache noir est dû à la précipitation de sulfures au contact de l'eau froide. La cheminée est due au dépôt de ces sulfures autour de l'arrivée d'eau (photo b). D'après le schéma c, les sulfures proviennent de l'altération du basalte en profondeur par l'eau qui s'infiltre dans les fissures et est réchauffée. document 2: Ce document confirme que l'eau de mer qui s'infiltre altère les minéraux formant les roches de la lithosphère: les minéraux originels sont hydratés (addition de radicaux hydroxyles) et ils donnent des minéraux nouveaux (argiles, serpentine). D'autres éléments passent en solution dans l'eau et remontent à la surface par les fumeurs noirs. Cette circulation d'eau participe également au refroidissement de la lithosphère océanique. document 3: Ce document montre que la lithosphère se refroidit en s'éloignant de la dorsale et le document précédent explique en partie ce refroidissement. La lithosphère s'épaissit également. En effet, la limite entre la lithosphère et l'asthénosphère est une différence de rigidité qui est due à une différence de température: on considère que cette limite correspond à l'isotherme 1 300°C. La lithosphère se refroidit donc l'isotherme 1300 s'abaisse, ce qui signifie que la lithosphère s'épaissit. document 4: Ce document permet d'expliquer pourquoi la lithosphère s'enfonce: la lithosphère se refroidit en s'éloignant de la dorsale donc elle devient plus dense. De plus, son épaisseur augmente donc elle a tendance à s'enfoncer de plus en plus dans l'asthénosphère dont la densité reste constante. BILAN: La lithosphère subit plusieurs modifications en s'éloignant de la dorsale. La circulation hydrothermale modifie sa composition minéralogique et chimique et entraîne son refroidissement. Ce refroidissement entraîne l'épaississement de la lithosphère et son enfoncement dans l'asthénosphère. LES MODIFICATIONS DE LA LITHOSPHERE - CORRECTION DE L'EXERCICE TYPE III: Exploitez les documents p318 et 319 afin de mettre en évidence et d'expliquer les modifications subies par la lithosphère lorsqu'elle s'éloigne de la dorsale. document 1: La photo a montre un fumeur noir, c'est une source hydrothermale très chaude que l'on peut observer près du rift. Le panache noir est dû à la précipitation de sulfures au contact de l'eau froide. La cheminée est due au dépôt de ces sulfures autour de l'arrivée d'eau (photo b). D'après le schéma c, les sulfures proviennent de l'altération du basalte en profondeur par l'eau qui s'infiltre dans les fissures et est réchauffée. document 2: Ce document confirme que l'eau de mer qui s'infiltre altère les minéraux formant les roches de la lithosphère: les minéraux originels sont hydratés (addition de radicaux hydroxyles) et ils donnent des minéraux nouveaux (argiles, serpentine). D'autres éléments passent en solution dans l'eau et remontent à la surface par les fumeurs noirs. Cette circulation d'eau participe également au refroidissement de la lithosphère océanique. document 3: Ce document montre que la lithosphère se refroidit en s'éloignant de la dorsale et le document précédent explique en partie ce refroidissement. La lithosphère s'épaissit également. En effet, la limite entre la lithosphère et l'asthénosphère est une différence de rigidité qui est due à une différence de température: on considère que cette limite correspond à l'isotherme 1 300°C. La lithosphère se refroidit donc l'isotherme 1300 s'abaisse, ce qui signifie que la lithosphère s'épaissit. document 4: Ce document permet d'expliquer pourquoi la lithosphère s'enfonce: la lithosphère se refroidit en s'éloignant de la dorsale donc elle devient plus dense. De plus, son épaisseur augmente donc elle a tendance à s'enfoncer de plus en plus dans l'asthénosphère dont la densité reste constante. BILAN: La lithosphère subit plusieurs modifications en s'éloignant de la dorsale. La circulation hydrothermale modifie sa composition minéralogique et chimique et entraîne son refroidissement. Ce refroidissement entraîne l'épaississement de la lithosphère et son enfoncement dans l'asthénosphère.
