2) Le renouvellement de la lithosphère océanique au cours du temps 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.m 2 ) 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.
Bilan : Grâce à la tomographie sismique, l intérieur du manteau a pu être étudié. Les données confirment que : - la lithosphère océanique froide et âgée s enfonce dans le manteau au niveau des zones de subduction. Ainsi, les roches de la lithosphère océanique s incorporent aux roches du manteau. - la nouvelle lithosphère océanique se forme au niveau des dorsales océaniques. Sous la dorsale, l asthénosphère chaude remonte en surface donc les roches subissent une baisse de pression tout en restant à une température quasi constante ce qui entraine la fusion partielle (10% environ) des péridotites. Le magma obtenu a donc une composition chimique différente de la péridotite initiale ce qui explique que le basalte et le gabbro de la croûte océanique ne possèdent pas les mêmes minéraux que la péridotite dont ils sont issus. Le magma s accumule dans une chambre magmatique puis remonte épisodiquement vers la surface par les fissures de la croûte océanique. Une partie de ce magma refroidit lentement en profondeur et donnera les gabbros à texture grenue et l autre partie arrive au contact de l eau de mer et se refroidit très rapidement ce qui donnera les basaltes à texture microlithique.
Voir livre page 129 Conclusion finale : En moins de 100ans, le modèle de la tectonique des plaques tel qu on le connait aujourd hui, a été établi. Comme tout modèle, il est prédictif donc il est possible de connaitre la position des différentes plaques lithosphériques au cours du temps. Enfin, nos connaissances des mécanismes du mouvement des plaques a permis de déterminer dans quelles conditions tectoniques se forment certains gisements (pétrole, calcaire, gypse..). Ainsi, il est possible de déterminer les zones qui ont connu ces conditions afin de découvrir de nouveaux gisements. On passe alors au domaine de la géologie appliquée.