Contrôle N° 4 - Raymond Rodriguez SVTperso

Document1 - 18.04.2017
SVT – Première Sx
Contrôle n° 4 – Jeudi 14 janvier 2014
Durée 85 minutes
Sujet de type partie 1
Thème : La tectonique des plaques : l’histoire d’un modèle
L’âge de la lithosphère océanique, qui représente près des trois quarts de la surface du globe, n’est jamais
supérieur à 180 Ma (à titre de comparaison l’âge de la lithosphère continentale peut localement atteindre
près de 4 milliards d’années).
QUESTION
Montrez comment le modèle de la tectonique des plaques permet d’expliquer le devenir de la
lithosphère océanique depuis la dorsale jusqu’à la fosse.
Votre exposé structuré présentera une introduction, un développement, une conclusion et sera accompagné
d’un schéma de synthèse.
Autoévaluation
A
B
C
D
E
Éléments d’évaluation
Critères
Indicateurs
Synthèse
 Question clairement énoncée et respectée.
 Problématique posée par le sujet comprise.
 Présence d’une introduction et d’une conclusion pertinentes.
 Présence d’un développement structuré.
 Mise en relation et articulation des connaissances.
 Organisation du texte : une idée par paragraphe.
 Présence d’un schéma de synthèse grand, clair, légendé et titré.
 Correction orthographique et grammaticale.
Eléments
scientifiques
attendus
 Définitions : lithosphère océanique, dorsale océanique, fosse océanique.
 Flux géothermique élevé au niveau de la dorsale, remontée de l’isotherme 1300°C et de péridotite.
 Décompression adiabatique et fusion partielle des péridotites superficielles.
 Formation d’un magma basaltique puis de la croûte océanique (basaltes et gabbros selon lavitesse
de refroidissement qui dépend de la profondeur de mise en place).
A mesure que l’on s’éloigne de l’axe de la dorsale :
 - augmentation de l’âge de la lithosphère océanique de manière symétrique et parallèle ;
 - épaississement et augmentation de densité de la lithosphère océanique.
 Subduction : la densité de la lithosphère océanique devient supérieure à celle de l’asthénosphère et
coule.
 Plan de Wadati-Benioff
 Notion de cellule de convection.
Synthèse maladroite ou partielle
Barème (la note sur 20 est multipliée par 2,5)
5
4
3
Rédaction et
schématisation
correctes
Rédaction et
schématisation
correctes
Rédaction et/ou
schématisation
maladroite(s)
Rédaction et
schématisation
correctes
6
2
Aucun des éléments
scientifiques
attendus
7
Éléments scientifiques partiels
Rédaction et/ou
schématisation
maladroite(s)
8
Rédaction et/ou
schématisation
maladroite(s)
Rédaction et
schématisation
correctes
Éléments scientifiques complets
Aucune synthèse
Rédaction et/ou
schématisation
maladroite(s)
Synthèse pertinente
1
0
Document1 - 18.04.2017
Éléments de correction
Ce qui est écrit en italiques n’est pas exigible.
II. La lithosphère océanique disparaît au niveau d’une
fosse
A. La lithosphère océanique évolue avec l’âge
Introduction
La surface du globe terrestre est fracturée en plaques
lithosphériques rigides constituées de la croûte
(océanique ou continentale) et de la partie supérieure du
manteau supérieur (formée de péridotites).
Les fonds océaniques, dont la profondeur moyenne est
d’environ 4800 m présentent deux reliefs caractéristiques :
l’un positif, qui culmine à 2000 m de profondeur sur
2000 km de large, serpente sur près de 70 000 km
dans tous les océans du monde, c’est la dorsale
océanique ;
l’autre négatif, profond de 6000 à plus de 11000 m
sur environ 100 km de large, ce sont les fosses
océaniques que l’on trouve principalement tout
autour de l’océan Pacifique.
On se propose de préciser de quelle manière la
lithosphère océanique se forme en permanence au niveau
de la dorsale pour disparaître ensuite au niveau des fosses
de sorte qu’elle se renouvelle entièrement en 180 Ma au
plus.
I. La lithosphère océanique se forme au niveau d’une
dorsale
A. Les conditions de pression et de température
permettent la fusion partielle des péridotites
Au niveau de la dorsale on observe un flux
géothermique élevé qui permet à la fois une remontée de
matériel asthénosphérique et une remontée de l’isotherme
1300°C qui marque la limite mécanique entre lithosphère et
asthénosphère au sein du manteau supérieur.
Il en résulte une décompression adiabatique
(diminution de pression à température constante) des
péridotites asthénosphériques formées d’olivines, de
pyroxènes et de plagioclases. Cela provoque une fusion
partielle des péridotites car les plagioclases fondent en
premier. Le magma obtenu a donc une composition
chimique différente de la péridotite prise dans son
ensemble. Il est globalement de nature basaltique mais sa
composition peut sensiblement varier en fonction du taux
de fusion de la péridotite (entre 1 et 20 % de la péridotite
initiale).
B. Le magma basaltique donne naissance à la croûte
océanique
Après refroidissement le magma basaltique donnera
des basaltes et des gabbros qui ont même composition
chimique mais qui se distinguent par leur vitesse de
refroidissement, rapide, en surface, pour les basaltes
(structure microlitique) ou lente, en profondeur, pour les
gabbros (structure grenue). Cette croûte océanique
(basaltes et gabbros) surplombe la péridotite appauvrie
dont elle est issue. Le tout formant un ensemble solidaire
sur le plan mécanique (bien que composition chimique
différente) : la lithosphère océanique.
La lithosphère océanique se forme alors en bandes
parallèles et symétriques, de part et d’autre de l’axe de la
dorsale, de sorte que plus on s’éloigne de la dorsale plus
l’âge de la lithosphère océanique augmente. Ainsi, au
niveau des fosses, qui sont situées sur la bordure de la
plaque opposée à celle de la dorsale, l’âge de la
lithosphère océanique est-il à son maximum.
En s’éloignant de l’axe de la dorsale, la lithosphère
océanique s’éloigne de la zone de flux géothermique élevé
et refroidit. Le géotherme 1300°C s’enfonce, ce qui
incorpore des péridotites du manteau à la lithosphère
océanique. Il en résulte un épaississement progressif de la
lithosphère océanique et une pente qui s’accentue
progressivement au niveau de la LVZ (zone située au sein
du manteau supérieur, vers 100 km de profondeur, où la
ductilité de la péridotite permet le glissement horizontal de
la lithosphère sur l’asthénosphère sous-jacente).
B. La densité de la lithosphère océanique devient
supérieure à celle de l’asthénosphère
La densité de la lithosphère océanique augmente alors
pour deux raisons :
incorporation de matériel mantélique dense (la
densité des péridotites est supérieure à celle des
basaltes et des gabbros) ;
refroidissement à masse constante entraînant
augmentation de masse volumique.
Quand elle atteint l’âge de 35 Ma la densité de la
lithosphère océanique devient supérieure à celle de
l’asthénosphère et a donc tendance à couler. Elle ne le fait
pas forcément car elle peut être retenue en surface du fait
de sa rigidité.
C. la lithosphère océanique plonge dans
l’asthénosphère
L’âge limite de la lithosphère océanique est de 180 Ma
car à cet âge la rigidité de la plaque n’est jamais suffisante
pour permettre son maintient à la surface de
l’asthénosphère. Elle plonge alors obligatoirement sous
une autre lithosphère, océanique ou continentale, on parle
de subduction.
En plongeant, la lithosphère océanique froide, rigide et
cassante provoque l’apparition de foyers sismiques selon
un plan incliné, que l’on peut suivre jusque vers 700 km de
profondeur, le plan de Wadati-Benioff.
En surface, le plongement (la courbure) de la
lithosphère océanique entraîne un relief négatif
particulièrement important (pouvant dépasser 10 000 m),
la fosse océanique.
Remarque. Les courants de convection mantéliques
(imaginés par Holmes en 1929 puis prudemment repris par
Hess en 1960) sont le moteur du déplacement des
plaques. La dorsale océanique, où le flux géothermique est
plus élevé que la moyenne, marque la partie ascendante
d’une cellule de convection alors qu’une fosse
océanique, où le flux géothermique est inférieur à la
moyenne, en marque la partie descendante.
Schéma de synthèse :
voir le cours figure n° 29 du chapitre 2.3 légendée et
titrée.
Conclusion
Les mécanismes d’accrétion océanique niveau des
dorsales et de subduction au niveau des fosses
océaniques entraînent un renouvellement permanent et
obligatoire de la lithosphère océanique. Cela explique que
son âge ne puisse pas être supérieur à 180 Ma.
Ce comportement s’oppose à celui de la lithosphère
continentale qui ne se renouvelle pas (ou très peu) et qui
donc s’accumule au cours du temps.