2. La lithosphère océanique est détruite en permanence dans les zones de subduction Activité : Fonctionnement des zones de subduction. Act 6 p 170 Il existe des plaques rapides avec une vitesse de déplacement absolu > 6 cm/an alors que les autres sont lentes avec une vitesse < 4 cm/an. Or on constate que les plaques rapides sont celles qui subductent (comme la plaque Pacifique ou la plaque de Nazca) et les plaques lentes sont celles qui ne subductent pas (comme la plaque Eurasie ou la plaque Africaine). Il en résulte que plus la traction gravitaire au niveau des zones de subduction est élevée, plus la divergence des plaques au niveau des dorsales est elle-même élevée. Âge des fonds océaniques au contact des basaltes de la croûte L'âge de la lithosphère océanique n'excède jamais 200 Ma (la lithosphère continentale atteint par endroit de plus de 4 Ga). Alors que la lithosphère océanique jeune est toujours située au niveau des dorsales, la lithosphère océanique âgée (d'âge proche de 200 Ma) est toujours située à proximité d'une fosse océanique, c'est à dire d'une zone de subduction. Modélisation thermique dans une zone de subduction. Le flux de chaleur terrestre ou flux géothermique est la quantité de chaleur d'origine interne évacuée par unité de surface et par unité de temps. Il est élevé au niveau des dorsales mais on observe qu'il diminue de part et d'autre de celles-ci, au fur et à mesure que l'âge de la lithosphère océanique augmente. Tomographies sismiques au niveau des fosses océaniques. En avant des fosses océaniques le plan de WadatiBenioff marque la plongée d'une lithosphère océanique dans un manteau plus chaud qu'elle et ductile. La lithosphère océanique "froide" reste repérable (en bleu) jusqu'à l'interface manteau noyau où elle s'incorpore au manteau. Le Mont Kashima, au large de Tokyo Le Mont Kashima est un mont sous-marin qui résulte d'un volcanisme de point chaud. Il est actuellement engagé dans la subduction (vers l’Ouest, à gauche sur l'image) de la plaque Pacifique au niveau de la fosse du Japon. Il est coupé par une grande faille normale (en extension) qui entraîne son versant Ouest dans la subduction. Au niveau de la fosse, la croûte océanique de la plaque plongeante est affectée en surface de failles normales, donc en extension, qui résultent de sa courbure*. Par ailleurs, l'étude des séismes profonds (en dessous de 100 km) met le plus souvent en évidence des mécanismes en extension (planet-terre.ens-lyon.fr). Ces observations montrent qu'au niveau des zones de subduction la convergence des plaques ne s'accompagne pas d'une collision mais d'une traction gravitaire qui entraîne la plaque océanique en profondeur. * Les sédiments qui recouvrent la croûte océanique se trouvent coincés et entre les deux plaques et rabotés. Ils sont, eux, affectés de failles inverses. La lithosphère océanique âgée coule spontanément dans l'asthénosphère La densité de la lithosphère océanique (d = 3,0) à proximité de la dorsale est inférieure à celle de l’asthénosphère sous-jacente (d = 3,25). Quand la lithosphère océanique vieillit, elle s'éloigne de la dorsale et sa température diminue de sorte que le géotherme 1300°C, qui marque la limite lithosphère asthénosphère, s'enfonce. La densité de la lithosphère océanique augmente alors pour deux raisons parce que sa température diminue, parce qu’en s'épaississant elle incorpore du matériel asthénosphérique plus dense qu'elle. Quand son âge atteint environ 35 Ma sa densité devient supérieure à celle de l'asthénosphère et elle a tendance à plonger spontanément dans celle-ci. Elle ne le fait pas forcément car elle est rigide. Cependant, quand la lithosphère océanique dépasse l'âge de 180 Ma sa densité devient telle que les forces de gravité l'entraînent obligatoirement dans l'asthénosphère. Magma : Dans tout ce qui précède, nous n'avons quasiment jamais parlé de magma : c'est le manteau solide qui convecte. Le magma ne représente qu'un infime pourcentage du volume de la Terre. Il s'en produit très localement entre 100 et 10 km de profondeur, au sommet des zones de manteau qui remonte, qui remonte de très profond (les panaches) ou de beaucoup moins profond (les dorsales). Dans ces zones de manteau ascendant, c'est la décompression qui entraîne la fusion partielle. Il se produit aussi une fusion partielle du manteau à l'aplomb des zones de subduction, le plongement de la lithosphère océanique hydratant le manteau sus-jacent. Bilan Les données océanographiques montrent que la profondeur du plancher océanique augmente avec son éloignement et donc avec son âge. Cela suggère un enfoncement progressif de la lithosphère océanique dans l’asthénosphère sous-jacent. Aucune lithosphère océanique n’est âgée de plus de 200 Ma, ce qui suggère que la lithosphère âgée rejoint le manteau au niveau des zones de subduction. Cette incorporation est visible grâce à la tomographie sismique qui montre l’enfoncement d’une plaque de matériel froid dans l’asthénosphère. Au niveau des zones de subduction la densité de la lithosphère océanique est supérieure à celle de l'asthénosphère. Il en résulte une traction gravitaire qui entraîne en permanence la lithosphère océanique jusque dans le manteau inférieur où elle s'incorpore au matériel environnant. Entraînée en profondeur la lithosphère océanique glisse le long de la LVZ ce qui se traduit par une divergence au niveau des dorsales. Schéma récapitulatif Basalte Magma enrichi en Si, Al, Ca, Na appauvri en Mg Péridotite de l’asthénosphère fusion partielle Péridotite de la lithosphère appauvri en Si, Al, Ca, Na enrichi en Mg Croûte océanique Gabbro Lithosphère Moho manteau lithosphérique 1300°C Péridotite asthénosphérique Asthénosphère Mouvement de convection