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Cours de Première S (Géologie) [e-mail] 11/10/16
IV. L’asthénosphère est un milieu qui permet un mouvement
Comment'les'plaques'peuvent-elles'«'glisser'»'sur'le'manteau'?'
1. Le phénomène de subduction
& Nathan doc. 1 et 2 page 138, 1 page 140, 1a page 140 (répartition des foyers, tomographie sismique, flux géothermique)
Au#niveau#d’une#fosse#océanique#et#de#l’arc#volcanique#qui#l’accompagne#(comme#aux#Antilles#ou#au#Japon#
par# exemple),# de# nombreux# marqueurs# géologiques# ont# permis# de# distinguer# deux# ensembles#au#sein#du#
globe#terrestre#:#la#lithosphère#et#l’asthénosphère.#
Observations':'
- Les#foyers#des#séismes#sont#répartis#sur#un#plan#incliné#partant#de#la#fosse#et#allant#sous#le#continent#(zone#de#
Wadachi-Benioff#ou#plan%de%Benioff).#
- Certains#séismes#ont#lieu#à#des#profondeurs#inhabituelles#(jusqu’à#700#km,#alors#que#la#plupart#des#foyers#sont#à#
moins#de#100#km#de#profondeur).#
- Les#ondes#sismiques#sont#accélérées#lorsqu’elles#traversent#le#plan#de#Benioff#et#ralenties#lorsqu’elles#passent#sous#
l’arc#volcanique.#
- La#mesure#du#flux%géothermique#indique#une#anomalie#thermique#négative#au#niveau#de#la#fosse#et#une#anomalie#
thermique#positive#sous#l’arc#volcanique.#
& Nathan doc. 3 page 139 (vitesse des ondes en fonction de la température du matériau)
Ces'observations'ont'été'rapprochées'd’autres'données':'
- Les#tremblements#de#terre#ne#se#produisent#qu’au#niveau#de#matériel#cassant#(roches#rigides).#
- Plus#une#roche#est#rigide#et#plus#les#ondes#sismiques#s’y#propagent#rapidement.#
- Si#une#roche#fond#(même#très#partiellement),#elle#devient#moins#rigide#–#tout#en#restant#essentiellement#solide#(on#
dit#qu’elle#est#ductile#c’est-à-dire#plastique#ou#déformable,#capable#de#s’étirer#sans#se#rompre).#
Ce'qui'conduit'à'l’interprétation'suivante':'
- La#zone#de#Benioff#correspond#à#une#“plaque”#froide#et#rigide#plongeant#dans#le#manteau#plus#chaud#et#ductile.#
- La#plaque#plongeante#a#une#épaisseur#d’environ#100#km#:#c’est#la#lithosphère.#Elle#plonge#dans#l’asthénosphère.#
& Nathan page 147 (subduction)
En#1967,# Oliver# et# Isacks# interprètent# ces# données# comme# la# subduction#d’une# plaque# lithosphérique,#
c’est-à-dire#son#plongement#dans#l’asthénosphère.9#
NB : le schéma proposé par Hess et Dietz en 1961 doit être rectifié (2a page 134). Pourquoi ?
2. Lithosphère et asthénosphère
a) La zone de faible vélocité (LVZ)
& Nathan doc. 3 page 143 (les plaques lithosphériques)
Une# plaque# lithosphérique# est# contituée# de# la# partie# superficielle# du# manteau# surmontée# de# croûte#
océanique#ou#continentale,#ou#des#deux.#L’asthénosphère#est#contituée#par#le#manteau#profond.#
& Nathan doc. 2a page 140 (LVZ)
À#une#centaine#de#km#de#profondeur#environ,#les#ondes#sismiques#sont#ralenties,#suite#à#une#diminution#de#
la#rigidité#de#la#péridotite#dans#cette#couche#(d’une#épaisseur#d’environ#200#km).#
Ce# ralentissement# des# ondes# dans# la# «#low# velocity# zone#»# ou# «#LVZ#»# provient# d’une# élévation# de# la#
température#:#
- A#moins#de#1300°C#(au-dessus#de#la#LVZ),#la#roche#est#cassante%:#ceci#correspond#à#la#lithosphère#où#des#séismes#
peuvent#avoir#lieu.#
- Au-dessus#1300#°C,#la#roche#devient#ductile#car#elle#commence#à#fondre#partiellement#(quelques#%#seulement#de#la#
roche#fondent).#Ceci#correspond#à#l’asthénosphère.#La#roche#n’étant#pas#cassante,#aucun#séisme#ne#peut#s’y#
produire.#
#
Remarques#:#
- sur#le#doc.#2b#page#141,#on#voit#qu’à#100#km#de#profondeur,#la#température#de#la#roche#(géotherme#océanique)#est#
très#proche#de#la#température#nécessaire#à#sa#fusion#(température#de#début#de#fusion#ou#“solidus”).#Par#
conséquent,#la#péridotite#commence#à#fondre#(de#quelques#%#seulement),#ce#qui#la#rend#moins#rigide.#
- La#convection#a#lieu#dans#l’asthénosphère#(mais#pas#dans#la#lithosphère).#
- La#limite#inférieure#de#l’asthénosphère#est#à#670#km#de#profondeur.#
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9 Le mécanisme et les conséquences de la subduction seront étudiés en Terminale. Voir partie VII.

Cours de Première S (Géologie) [e-mail] 11/10/16
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b) Les lithosphères océanique et continentale
La#lithosphère#est#formée#de#la#croûte#et#de#la#partie#supérieure#du#manteau.#Les#lithosphères#océanique#
et#continentale#ne#diffèrent#donc#que#par#la# composition#et# l’épaisseur#de#leurs#croûtes#(épaisseur#:#7#km#
sous#les#océans,#35#km#sous#les#continents).#
& Nathan page 121 (structure superficielle de la Terre – ajouter un « h » à asthénosphère)
! Exercice : légender la
coupe du globe terrestre
avec les données ci-
dessous :
- Enveloppes#:#manteau#
supérieur,#manteau#
inférieur,#lithosphère,#
croûte#océanique,#croûte#
continentale#
- Moho#
- Roches#:#granite,#basalte,#
gabbro,#péridotite#
- Densités#:#2,7#/#3,2#/#3,3#
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Source#:#http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=774#