TP5 : MAGMATISME AU NIVEAU DE LA DORSALE

TP5 : MAGMATISME AU NIVEAU DE LA DORSALE
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1. . Q Qu ue el lq qu ue es s r ra ap pp pe el ls s s su ur r l la a l li it th ho os sp ph hè èr re e o oc cé éa an ni iq qu ue e
Structure et épaisseur de la lithosphère océanique ? Quelles roches ? Relief d’une dorsale ? Quel type de
frontière de plaque ? Flux géothermique ?
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2. . C Cr ré éa at ti io on n d de e l la a l li it th ho os sp ph hè èr re e o oc cé éa an ni iq qu ue e : : o or ri ig gi in ne e d du u m ma ag gm ma a ( (3 35 5 m mi in n) )
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.
E
Et ta ap pe e 1 1 : : c co on nc ce ev vo oi ir r u un ne e s st tr ra at té ég gi ie e p po ou ur r r ré és so ou ud dr re e u un ne e s si it tu ua at ti io on n p pr ro ob bl lè èm me e ( (1 10 0 m mi in n m ma ax x : : t tr r. .
I
In nd di iv vi id du ue el l r ra am ma as ss sé é) )
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.
E
Et ta ap pe e 2 2 : : m me et tt tr re e e en n œ œu uv vr re e u un n p pr ro ot to oc co ol le e d de e r ré és so ol lu ut ti io on n p po ou ur r o ob bt te en ni ir r d de es s r ré és su ul lt ta at ts s e ex xp pl lo oi it ta ab bl le es s
(
(1 10 0 m mi in n) )
Liquidus de
la péridotite
Solidus de la
péridotite
TP5, p1
TP5, p2
Géotherme moyen des océans
Fusion partielle vers 15 km de profondeur
Géotherme des dorsales (zone de distension)
Remontée du manteau sans
changement de température

E
Et ta ap pe e 3 3 : : p pr ré és se en nt te er r l le es s r ré és su ul lt ta at ts s p po ou ur r l le es s c co om mm mu un ni iq qu ue er r ( (d di ia ag gr ra am mm me e c ci i- -d de es ss su us s) )
E
Et ta ap pe e 4 4 : : E Ex xp pl lo oi it te er r l le es s r ré és su ul lt ta at ts s p po ou ur r r ré ép po on nd dr re e a au u p pr ro ob bl lè èm me e ( (5 5 m mi in n : : i in nd di iv vi id du ue el l e et t r ra am ma as ss sé é) )
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.
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3. . F Fu us si io on n p pa ar rt ti ie el ll le e
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.
E
Et ta ap pe e 1 1 : : c co on nc ce ev vo oi ir r u un ne e s st tr ra at té ég gi ie e p po ou ur r r ré és so ou ud dr re e u un ne e s si it tu ua at ti io on n p pr ro ob bl lè èm me e ( (1 10 0 m mi in n m ma ax x : : t tr r. .
I
In nd di iv vi id du ue el l r ra am ma as ss sé é) )
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.
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Et ta ap pe e 2 2 : : m me et tt tr re e e en n œ œu uv vr re e u un n p pr ro ot to oc co ol le e d de e r ré és so ol lu ut ti io on n p po ou ur r o ob bt te en ni ir r d de es s r ré és su ul lt ta at ts s e ex xp pl lo oi it ta ab bl le es s
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.
E
Et ta ap pe e 3 3 : : p pr ré és se en nt te er r l le es s r ré és su ul lt ta at ts s p po ou ur r l le es s c co om mm mu un ni iq qu ue er r
Tableau représentant la fusion de pastilles pour différentes températures :
Température du bain marie
52°C
58°C
67°C
« roche
résiduelle »
Pastille violette
Début de fusion
Absente
Absente
Pastille rouge
Présente
Début de fusion
Absente
Pastille verte
Présente
Présente
Début de fusion
« magma »
Liquide obtenu
violet
Violet-rouge
Violet rouge (un
peu vert)
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Et ta ap pe e 4 4 : : E Ex xp pl lo oi it te er r l le es s r ré és su ul lt ta at ts s p po ou ur r r ré ép po on nd dr re e a au u p pr ro ob bl lè èm me e
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.
TP5, p3
TP5, p4