Activité B2-‐2 : Les caractéristiques des fosses océaniques La

Activité B2-­‐2 : Les caractéristiques des fosses océaniques La surface du globe étant constante, l’ouverture d’un océan par formation de nouveaux matériaux à l’axe d’une dorsale suppose une disparition de matériaux à d’autres endroits du globe. L’observation des évènements au niveau des fosses océaniques a permis de valider cette hypothèse. Problème : Quels évènements ont lieu au niveau des fosses océaniques et comment leur analyse a-­‐t-­‐
elle permis de distinguer la lithosphère (enveloppe de nature océanique ou continentale située à la surface du globe) de l’asthénosphère (enveloppe située juste en dessous et atteignant la profondeur de 670 Km) ? Protocole : A l’aide du logiciel Sismolog, vous allez vous intéresser à deux zones du globe : -­‐ la fosse du Chili (Océan Pacifique, à la bordure Ouest de l’Amérique du Sud, le long de la cordillère des Andes) -­‐ la fosse des Mariannes (Océan Pacifique, à l’Est des Philippines, au sud du Japon, le long d’un arc insulaire : les Iles Mariannes) Placez le curseur à l’endroit choisi, centrez en cliquant sur l’icône « Recentrer ». A-­‐ Dans chaque cas observez : -­‐ les 2 types de reliefs caractéristiques des fosses océaniques (valeurs maximale approximatives) : pour mieux visualiser, zoomez plusieurs fois puis cliquez sur l’icône « vue en relief 3D » (et utilisez les touches F1 à F6 et « page » selon les besoins -­‐ la répartition de l’activité sismique : pour cela, affichez les foyers des séismes : Choisir « séismes », « magnitude 3 » puis cliquez sur l’icône « dessiner les séismes» B-­‐ Dans chaque cas, tracez une coupe perpendiculaire à la fosse océanique : dans le menu « outil », « coupe » puis « définir », placez le point 1 du curseur avant la fosse océanique et le point 2 au-­‐delà de la fosse (après les séismes les plus profonds). Il faut que les séismes et les volcans aient été affichés auparavant. Puis tracez la coupe dans le menu « outil », « coupe » puis «dessiner ». Cochez « échelle 1 :1 ». • Imprimer la coupe lorsque le résultat est satisfaisant (vérification auprès du professeur). Titrez, légendez. • Observez la façon dont sont répartis les foyers des séismes sur les 2 coupes : Tracez la droite représentant le « plan de Wadati-­‐Benioff » : il s’agit de la surface de répartition des foyers sismiques dans une zone dite « de subduction » • Colorez la zone (bande) contenant tous ces foyers et évaluez l’épaisseur moyenne de cette bande • Notez la profondeur maximale des foyers des séismes Information 1 :
Information 2 :
Information 3 :
La lithosphère est une enveloppe La lithosphère est une enveloppe Les séismes ne peuvent affecter
située à la surface du globe, froide car située en surface : elle que des matériaux « cassants »
d’environ 100 km d’épaisseur et est donc cassante.
(susceptibles de se déformer par
repose sur l’asthénosphère qui, L’asthénosphère
est
une rupture = fracture des roches dans
elle, atteint 670 km de enveloppe plus chaude donc plus un milieu rigide) et ils n’affectent
profondeur.
ductile (donc non cassante)
pas des matériaux ductiles (dont
les déformations sont souples et
n’entraînent pas de cassures).
Questions : A partir de l’ensemble de vos observations et des informations fournies : 1) Délimitez sur vos coupes les zones correspondant à la lithosphère (qui peut etre soit de nature océanique soit de nature continentale) et à l’asthénosphère. 2) Mettez en évidence le mouvement de convergence de deux lithosphères par des flèches et le plongement de l’une sous l’autre dans l’asthénosphère sous-­‐jacente. 3) D’après vos connaissances sur la structure du globe, de quelles enveloppes terrestres la lithosphère est-­‐elle constituée. 4) A l’aide des documents suivants, montrez la concordance entre les données sismiques (logiciel Sismolog) et les données thermiques. Remarque 1 : Dans une région tectoniquement stable, la température augmente régulièrement avec la profondeur : les isothermes (profondeurs d’égale température) sont alors à peu près horizontaux et parallèles les une aux autres. Remarque 2 : Les roches de la lithosphère ayant une faible conductivité thermique, n’échangent que très lentement de la chaleur avec l’asthénosphère environnante. Correction Activité C2-­‐2 2) Coupes 3) Les foyers des séismes sont tous situés dans une zone de faible épaisseur (large d’une 100ène de Km), qui est inclinée, qui s’enfonce depuis la fosse sous la cordillère ou l’arc. Cette épaisseur contient forcément des matériaux rigides (qui peuvent se fracturer et libérer de l’énergie) et non pas ductiles : il existe donc une épaisseur rigide qui plonge dans une autre épaisseur ductile sous une région continentale ou océanique. Cette couche est épaisse de 100 km. Le plan de Bénioff correspond donc à la zone de répartition des foyers sismiques sous les fosses océaniques, c’est un plan incliné qui correspond à la surface de glissement entre deux plaques : une plaque plongeante sous une plaque chevauchante. La croûte n’atteint jamais 100Km de profondeur. Il contient donc la croûte et un morceau de manteau. 4) Chili Mariannes Type Océan/continent Intra-­‐océanique Reliefs Fosse Fosse Chaîne de montagnes Arc insulaire Pendage de la lithosphère Faible fort subduite Distance du Peu éloigné (lié au pendage) Eloigné (lié au pendage) volcanisme à la fosse Age et densité de la Faible (proche de la dorsale) donc Elevé (loin de la dorsale) donc lithosphère subduite plaque peu épaisse (faible δ) plaque épaisse (forte δ) 5) Les isothermes sont très déformés et s’enfoncent en profondeur sous la fosse alors qu’ils remontent sous la cordillère. L’anomalie thermique positive sous la cordillère est liée à une remontée de matériaux magmatiques chauds. L’anomalie thermique négative située sous la fosse océanique est liée au plongement d’une lithosphère océanique froide dans un matériau plus chaud et qui ne se réchauffe que très lentement au contact de l’asthénosphère en raison de sa faible conductivité thermique.