Le renouvellement de la lithosphère océanique au cours du temps

Correction TP8 Le renouvellement de la lithosphère océanique au cours du temps
Activité 1 Le fonctionnement des zones de subduction Annexe1
Expliquer en utilisant les documents 1 et 2 en quoi les données actuelles confirment l’existence
du phénomène de subduction.
En avant des fosses océaniques le plan de Wadati-Benioff 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.
Réponse : Aucune lithosphère océanique n’est âgée de plus de 200 millions
d’années, ceci est en accord avec les prévisions du modèle de la tectonique des
plaques, dans lequel la lithosphère âgée disparaît dans le manteau au niveau des
zones de subduction.

Grace à la tomographie sismique (étude de la vitesse des ondes sismiques dans le
manteau en fonction de la profondeur), on peut observer qu’une plaque de
matériel froid plonge dans le manteau asthénosphérique au niveau du manteau.
Les zones de subductions sont des lieux de destruction de la lithosphère
océanique.
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 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.
Activité 2 Le fonctionnement des dorsales (Annexe 2)
Résumer les mécanismes qui permettent la mise en place de la lithosphère océanique au niveau
des dorsales.
Doc 1 Isothermes à l'aplomb d'une dorsale océanique

Doc 2Flux de chaleur terrestre (en W.m2)
Doc 3 Tomographie sismique à l'aplomb de la
dorsale Atlantique Sud
Réponse : Les données sismiques montrent la présence de forte chaleur à
l’aplomb des dorsales (flux géothermique élevé). A ce niveau, l’isotherme
1300°C est très proche de la surface, ce qui traduit un amincissement de la
lithosphère et une remontée de l’asthénosphère.
Doc 4

Doc 5 de la péridotite au basalte
La péridotite de départ (péridotite asthénosphérique) est composée d'olivine,
de pyroxène (silicates ferromagnésiens) et de plagioclases. Or les plagioclases(riches en Ca
et Al) fondent en premier. Le liquide magmatique aura donc une composition chimique
différente de la péridotite initiale car il sera plus riche en calcium et en aluminium que la
péridotite de départ il pourra donner, par exemple, un basalte. Par voie de conséquence
la péridotite résiduelle (péridotite lithosphérique) aura une composition chimique différente de la
péridotite de départ et sera enrichie en olivine et pyroxène.
Après refroidissement le magma 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.
Réponse : La remontée de l’asthénosphère engendre une décompression des roches mais à
une température constante de 1300°C = décompression adiabatique. Les péridotites de
l’asthénosphère subissent donc une fusion partielle (10 à 20 %) . (mélange solide et liquide).
Le magma ainsi produit a une composition différente de la péridotite dont il est issu.
Une partie du magma refroidit en profondeur et forme les gabbros de la croûte océanique.
Le magma qui refroidit en surface rapidement forme les basaltes de la croûte océanique.
Cette croûte océanique (basaltes et gabbros) surplombe la péridotite appauvrie (manteau
supérieur) dont elle est issue. Le tout formant un ensemble solidaire sur le plan mécanique
(bien que composition chimique différente) : la lithosphère océanique.