TP5 : MAGMATISME AU NIVEAU DE LA DORSALE
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TP5, p1 TP5 : MAGMATISME AU NIVEAU DE LA DORSALE 1. Quelques rappels sur la lithosphère océanique Structure et épaisseur de la lithosphère océanique ? Quelles roches ? Relief d’une dorsale ? Quel type de frontière de plaque ? Flux géothermique ? 2. Création de la lithosphère océanique : origine du magma (35 min) Un élève suit les consignes au TNI, aidé par les autres. a. Découverte du solidus (moins de 10 min) Solidus : température et pression où une roche passe de l’état « solide » à l’état « solide + liquide » (début de la fusion partielle : la roche fond partiellement) Liquidus : température et pression où une roche passe de l’état « solide + liquide » à « liquide » (ces conditions n’existent pas dans la nature). Géotherme : température qu’il fait à différentes profondeurs en un lieu sur Terre (se traduit par une courbe « température en fonction de la profondeur ») b. Fusion partielle au niveau de la dorsale Sur Terre, la roche majoritaire qui fond pour donner du magma est la …………………. du ……………….. Type bac : La croute océanique est formée de basalte et de gabbro, deux roches magmatiques issues du refroidissement d’un magma à l’axe de la dorsale. Des études ont montrées une remontée du manteau asthénosphérique à l’aplomb des dorsales. Etape 1 : concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème (10 min max : tr. Individuel ramassé) Quelles sont les conditions qui permettent la fusion partielle de la péridotite à l’axe de la dorsale ? Hyp : la remontée du manteau à l’aplomb des dorsales permet de franchir le solidus (permet d’obtenir les conditions de pression et de température nécessaire à la fusion partielle). Exp : placer une roche dans ces conditions de pression et de température et observer si elle fond. Csq vérifiable : dans les conditions d’une dorsale, la péridotite du manteau fond partiellement. TP5, p2 Etape 2 : mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables (10 min) Fusion partielle vers 15 km de profondeur Remontée du manteau sans changement de température Géotherme moyen des océans Géotherme des dorsales (zone de distension) Solidus de la péridotite Liquidus de la péridotite Etape 3 : présenter les résultats pour les communiquer (diagramme ci-dessus) Etape 4 : Exploiter les résultats pour répondre au problème (5 min : individuel et ramassé) Le manteau en remontant brutalement conserve sa température tout ne diminuant la pression de la pridotite. Cette dernière entre donc dans des conditions de fusion partielle entre 15 km et 25 km de profondeur. TP5, p3 3. Fusion partielle 1. Quelle est la roche qui fond partiellement pour donner le magma qui en refroidissant formera la lithosphère océanique (basalte + gabbro + péridotite résiduelle) ? Type bac : La péridotite est une roche composée d’olivine, de pyroxène et de feldspath. Sa composition chimique est différente des compositions du basalte et du gabbro, elles vous sont présentées p98, 99. Etape 1 : concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème (10 min max : tr. Individuel ramassé) Comment la fusion partielle d’une roche peut conduire à un magma de composition chimique différente de la roche de départ ? Hyp : Une roche est composée de minéraux différents, si ces derniers fondent à des températures différentes, alors le magma obtenu pour une température donnée pourra être de composition chimique différente de la roche de départ. Exp : chauffer la péridotite à différentes températures pour observer la composition du magma obtenu. Csq vérif : on devrait obtenir des compositions chimiques différentes pour différentes températures de chauffe. TP5, p4 Etape 2 : mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables On se propose de modéliser la fusion partielle de la péridotite à l’aide de pastilles de cire de différentes couleurs et de différentes températures de fusion. Dans chaque tube à essai, nous avons placé un même mélange de pastilles. - Les pastilles violettes ont une température de fusion de 52-54°C (modélise les feldspaths) - Les pastilles rouges ont une température de fusion de 58-60°C (modélise les pyroxènes) - Les pastilles vertes ont une température de fusion de 67-70°C (modélise les olivines) On place ces tubes à essai dans trois bain marie différents. Etape 3 : présenter les résultats pour les communiquer Tableau représentant la fusion de pastilles pour différentes températures : Température du bain marie 52°C 58°C 67°C Pastille violette Début de fusion Absente Absente « roche Pastille rouge Présente Début de fusion Absente résiduelle » Pastille verte Présente Présente Début de fusion Liquide obtenu violet Violet-rouge Violet rouge (un « magma » peu vert) Etape 4 : Exploiter les résultats pour répondre au problème On observe bien avec cette modélisation, que les feldspaths vont fondre en premier, puis les pyroxènes et enfin les olivines. Pour une température intermédiaire, seuls les feldspaths, les pyroxènes et une minorité d’olivine vont fondre, donnant ainsi un magma et une roche résiduelle de composition chimique différente de la péridotite de départ.
