Devenir des roches de la lithosphère océanique

LE DEVENIR DES ROCHES DE LA LITHOSPHèRE OCéANIQUE

Agathe LegrandD'après un travail de : AC Magny

Index

1. Objectif

2. Constat 1 : Des fumeurs noirs près des dorsales

3. Constat 2 : Transformation des gabbros

4. Hydratation des gabbros

5. Hydratation des péridotites du manteau lithosphérique

1. Objectif

La croûte océanique se forme au niveau de la dorsale. De nombreux volcans sous-marins sont présents permettant la mise en place du basalte au fond des océans. Le gabbro se met en place un peu plus en profondeur (2 à 7 km).

On cherchera à comprendre comment se transforme la lithosphère océanique au fur et à mesure de son éloignement à la dorsale.

Regardez la vidéo jusqu'à 1 min 30

2. Constat 1 = des fumeurs noirs près des dorsales

Cliquez ici pour vérifier vos connaissances

Principe du fonctionnement : L’eau de mer froide (3°C), alcaline (pH8) et dense pénètre dans les réseaux de failles et de fissures qui affectent la lithosphère étirée et plus chaude jusqu’à plusieurs centaines de mètres de profondeur. L’eau interagit avec la roche et le fluide chaud moins dense remonte chargée de particules et d’éléments chimiques arraché à la roche. Lorsqu’il ne subit pas de dilution, le fluide est chaud (350°C) et a un pH de 3. Il est chargé en méthane, de CO2, d’hydrogène, d’éléments chimiques rares dans l’eau de mer (Li, Mn, Fe, Ba, Cu, Zn, Pb) et des sulfures. Ces éléments sont arrachés aux roches de la lithosphère océanique.

Les fumeurs noirs : des sources hydrothermales Découvertes en 1977 au niveau de la dorsale Est Pacifique par des chercheurs français embarqués dans le sous-marin Alvin, les sources hydrothermales sont largement réparties sur les fonds océaniques (doc.1).

Doc.1 Répartition mondiale des systèmes hydrothermaux.

L’écosystème hydrothermal. Une vaste et riche communauté animale et microbienne se développent autour des cheminées hydrothermales. La source de matière organique est liée au bactéries qui utilisent l’énergie libérée par la transformation de H2S ou de CH4 pour synthétiser des molécules organiques à partir du CO2 et des sels minéraux. Les bactéries sont à la base de la pyramide alimentaire. Certains animaux (vestimentifères (doc.3), bivalves (doc.4), gastéropodes et vers) vivent en symbiose avec elles, d’autres (crustacés (doc.4), poissons céphalopodes …) les consomment ou consomment les autres animaux. Cet écosystème est totalement indépendant du soleil, il fonctionne grâce à la chaleur du manteau et à la circulation convective de l’eau dans la lithosphère.

Cheminé hydrothermale et panache de fumée. Lorsqu’ils arrivent dans l’eau de mer, les sulfures polymétalliques précipitent pour former la cheminée. Certaines sont très hautes (30 m équivalant à un immeuble de 10 étages). Les éléments qui ne précipitent pas partent dans le panache qui s’étale sur plusieurs centaines de mètres. Le panache déposera lentement les fines particules autour du site (doc.2).

Doc.2. Circulation hydrothermale et transfert dans la colonne d’eau

Doc.4 Mollusques bivalves et crustacés (Ifremer)

Doc. 3 Vestimentaire (Ifremer)

III. CONSTAT 2 : transformation des GABbros

Gabbro 1

Gabbro 2

Gabbro 3

Le gabbro près de la dorsale

Le gabbro 2 plus loin de la dorsale = METAGABBRO à amphibole

Le pyroxène (Cpx = augite) représente 40% de la roche.

Le gabbro 3 loin de la dorsale = metagabbro schiste vert

4. HyDRATATION des gabbros

Logiciel MinUSc

Fiche techniqe MinUSc

5. Hydratation des péridotites du manteau lithosphérique

A la dorsale

Loin de la dorsale

Cliquez ici pour vérifier les connaissances

groupement OH

5. Un bilan sur l'HyDRATATION de la lithosphère

Cliquez ici pour vérifier vos connaissances

1. Ouvrir le logiciel. 2. Vous allez comparer la composition chimique et minéralogique d'un gabbro nouvellement formé avec un gabbro qui s'est éloigné de la dorsale (appelé métagabbro à hornblende) et un gabbro encore plus âgé, très éloigné de la dorsale (appelé métagabbro du faciès des schistes verts). 3. Pour cela, réaliser dans le logiciel les étapes suivantes : Dans l’onglet « Fichier » choisir « anorthite » (qui est un plagioclase) => Vérifier l'hydratation de ce minéral en cherchant les groupements OH (un atome d'oxygène rouge associé à un atome d'hydrogène blanc), signe d'hydratation. => Pour vérifier le taux d'hydratation avec le logiciel, vous allez remplir un tableau sur le logiciel et le logiciel calculera alors le taux d'hydratation . Dans l’onglet « Formule » compléter le tableau en suivant les consignes : Cliquer successivement sur chaque case vide dans le tableau I, F, A, S pour afficher les atomes correspondants à l’Intérieur, au niveau des Faces, des Arêtes ou des Sommets de la maille cristalline. Cliquer sur un atome dans la fenêtre de visualisation pour les dénombrer et afficher la somme dans la case appropriée. 4. Noter dans votre tableau le pourcentage d'hydratation de ce minéral apparaissant sous le tableau du logiciel. 5. Répéter les étapes 1 - 2 et 3 en choisissant : - « Augite » (= pyroxène) - « Hornblende » (= amphibole) - « Chlorite » (= amphibole) - « Actinote » (= amphibole)

CONSIGNES : 1. Décrire l'évolution de la lithosphère océanique en s'éloignant de l'axe de la dorsale (température, épaisseur..). 2. Compléter le tableau ci-dessous.

CONSIGNES : 1. Réaliser l'activité à partir du logiciel MinUSc pour comprendre la transformation des gabbros en s'éloignant de la dorsale. 2. Compléter le tableau : 3. Expliquer alors à quoi est dû la transformation des gabbros. On parle de métamorphisme par hydrothermalisme, justifiez ce terme.