SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE

Première Enseignement de spécialité

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	Chap.I La structure du globe terrestre Chap.II La caractérisation de la mobilité horizontale Chap.III La dynamique des zones de divergence Chap.IV La dynamique des zones de convergence: les zones de subduction Chap.V La dynamique des zones de convergence: les zones de collision
Plan du Chap.III I Les dorsales, une zone d’activité magmatique I-1 Caractéristiques thermiques des zones de divergence ; I-2 Une fusion partielle des péridotites du manteau à l'origine d'un magma; I-3 Des dorsales lentes et des dorsales rapides II L’évolution de la lithosphère océanique

Chap.III La dynamique des zones de divergence

Les dorsales océaniques sont des frontières de plaques en divergence. La divergence des plaques de part et d'autre des dorsales favorise la mise en place d'une nouvelle lithosphère océanique.

Comment se met en place la lithosphère océanique et quelle est son évolution?

I Les dorsales, une zone d’activité magmatique

Rappel: la lithosphère océanique est composée d'une croûte et du manteau lithosphérique (chap.I). La croûte océanique est composée de deux types de roches: une roche magmatique plutonique, le gabbro, et une roche magmatique volcanique, le basalte. Le manteau est composé de péridotites solides. Au cours de l'expansion océanique, de nouvelles portions de lithosphère océanique se forment (chap.I et II).

Comment se forme le magma à l'origine de ces deux roches magmatiques? Où se forme-t-il? Quelle est la roche qui entre en fusion permettant ainsi la formation d'un magma?

I-1 Caractéristiques thermiques des zones de divergence

Quatre documents à exploiter afin de mettre en évidence des mouvements de matière au sein du manteau et d'en expliquer l'origine (réinvestissement des notions du chap.2 à propos des modes de transfert de chaleur...).
Rappel: variation du flux géothermique	Tomographie réalisée à partir des vitesses des ondes sismiques (attention à l'échelle des profondeurs) Zone rouge: ralentissement des ondes sismiques, zone bleu: accélération des ondes sismiques
Tomographie en 3D (en rouge, ralentissement des ondes sismiques)	Tomographie réalisée à partir des vitesses des ondes sismiques (attention à l'échelle des profondeurs)

=> Une élévation du flux thermique au niveau de l'axe des dorsales, des anomalies négatives de la vitesse des ondes sismiques dans le manteau révélant la présence de matériel chaud, donc moins dense qui remonte dans le manteau par convection, présence de matériau partiellement fondu au niveau de l'axe d'une dorsale à faible profondeur... Quelle information apportent ces observations? Quelle hypothèse peut-on émettre sur l'origine d'un magma sous les dorsales? (rappel: le manteau est une enveloppe solide composée de péridotites)

Isothermes* établies à partir de différentes mesures physiques (vitesse des ondes sismiques, conductivité thermique des roches...): il s'agit donc d'une modélisation *Isotherme: relie les zones qui sont à la même température (iso = même).

Consignes: bien lire les axes pour se situer, bien repérer l'isotherme 1300°C qui délimite une frontière thermique entre ..... et ......(remobiliser les connaissances) Faire le QCM suivant: 1°) A 2000 km de l’axe de la dorsale et à 25 km de profondeur, la température est : a) égale à 1200°C b) égale à 300°C c) égale à 600° 2°) En s’éloignant de l’axe de la dorsale, la lithosphère océanique a) est délimitée par l’isotherme 300°C et reste d’épaisseur constante b) est délimitée par l’isotherme 900°C et s’épaissit c) est délimitée par l’isotherme 1300°C et s’épaissit d) se refroidit 3°) Au niveau de l’axe de la dorsale, les températures des roches a) diminuent entre -75 et -10 km b) augmentent entre -75 et -10km c) montrent une remontée de matériel froid d) montrent une remontée de matériel chaud Quel phénomène déjà abordé dans le chap.II est mis en évidence par la remontée de l'isotherme 1300°C?

I-2 Une fusion partielle des péridotites du manteau à l'origine d'un magma

On a déterminé que du matériel mantellique (du manteau) remonte par convection; ce matériel est chaud. On sait aussi que ce "matériel" est composé de péridotites (suivre ce lien pour en savoir plus sur les péridotites).

Comment expliquer que des péridotites du manteau, lorsqu'elles ""remontent" entrent en fusion? Cette fusion est-elle totale?

Diagramme Pression - Température établi pour une péridotite (document téléchargeable)
Les états physiques de la péridotite en fonction des conditions de pression et de température établis en laboratoire	Questions: 1°) Que représente la droite « liquidus » ? 2°) -------------------------------« solidus » ? 3°) Dans quel domaine d’état physique se situe une péridotite placée à 1200°C et à une pression de 2,5 GPa ? (placer un point P1 correspondant sur le graphique). 4°) Même question pour P2 1600°C et 7,5GPa ?
Les états physiques de la péridotite en fonction des conditions de pression et de température mais en tenant compte de la pression et de la température dans le manteau: comprendre ce qu'est un géotherme! remarque: géotherme indiqué ici, celui des plaines abyssales.	Questions: 5°) Que représente la courbe en pointillé ? 6°) A 160 km de profondeur, à quelles pression et température se trouve une péridotite ? Préciser l’état physique de la roche. 7°) D’après ce diagramme, une péridotite dans les conditions réelles, peut-elle entrer en fusion ? Argumenter. 8°) Compléter la légende

Comment expliquer la fusion des péridotites du manteau sous les dorsales?

Géotherme au niveau d'une dorsale	Questions: 9°) Vers 240 km de profondeur, quelle est la température sous l’axe d’une dorsale ? Etat physique ? 10°) Même question pour une péridotite située à 80 km de profondeur : 11°) Que se passe-t-il si une péridotite située à 240 km de profondeur remonte à - 80 km ?

En fonction du temps de refroidissement du magma d'origine, on peut observer ainsi: (voir aussi Chap.I TP 01 et enseignement scientifique Chap.Les cristaux, des édifices ordonnés)

I-3 Des dorsales lentes et des dorsales rapides (voir cours et livre p.154-155)

II L’évolution de la lithosphère océanique

II-1 Hydratation et refroidissement de la lithosphère océanique

Comment évolue la lithosphère océanique au fur et à mesure de son éloignement de l’axe de la dorsale ?

II-2 Modification des propriétés physiques de la lithosphère océanique Livre p.160