Chapitre 4 La dynamique des zones de divergence
PARTIE II.1
PARTIE II.2
- Fusion partielle péridotite
PARTIE II.3
PARTIE III.1
PARTIE III.2
REVISIONS INTRODUCTION
PARTIE III.3
PARTIE I.1
PARTIE I.2
PARTIE I.3
INTRODUCTION
Le modèle de la tectonique des plaques, actuellement admis, propose que la lithosphère est découpée en plaques rigides qui se déplacent les unes par rapport aux autres sur l'asthénosphère. Ces plaques sont animées de mouvements que l'on peut caractériser au niveau de trois types de frontières de plaques : des frontières convergentes, divergentes et transformantes. La majorité des zones de divergence (ou d'écartement) sont localisées au niveau des dorsales océaniques. La localisation des dorsales, au fond des océans, ne facilitent pas la connaissance de leur structure et des phénomènes géologiques qui s'y déroulent. Cependant, on sait que la divergence des plaques est associée à un fort flux géothermique et on observe au niveau des dorsales une forte activité magmatique. Ces données suggèrent que la dorsale produit le plancher océanique (expansion océanique).
Problématiques : Comment se met en place la lithosphère océanique ? Comment évolue-t-elle en s'éloignant de l'axe de la dorsale?
Plan chapitre
Plan chapitre
Localisation lithosphère océanique
1. Localisation de la lithosphère océanique
Plan chapitre
Structure de la lithosphère océanique
2. Structure de la lithosphère océanique
En 1959, la faille Vema, segmentant la dorsale médio-atlantique est cartographiée. La campagne d'exploration Vemanaute lancée en 1987 a permis d'observer la structure de la lithosphère océanique au niveau de la faille transformante de Vema. La structure de la lithosphère est visible notamment car la faille décale la dorsale. La lithosphère est composée de : -Basalte en coussins en surface -De gabbros présentant des filons de basalte -De gabbros massifs -De péridotite
Faille transformante
Plan chapitre
2 types de dorsale
Constat : Depuis des décennies, des campagnes océanographiques étudient le fond des océans. Elles ont montré que la lithosphère océanique présente des compositions variables en fonction des régions étudiées. 3. 2 types de dorsales
Comparaison entre 2 dorsales
BILAN PARTIE 1
Plan chapitre
BILAN PARTIE 1
La divergence des plaques conduit, après la fracturation d'un domaine continental, à la mise en place d'une lithosphère océanique qui va s'accroître au cours du temps. Les études océanographiques montrent que la surface de cette lithosphère, notamment au niveau des centres d'accrétion océanique (centre de la dorsale), est très hétérogène. Sa bathymétrie (technologies de mesures de la profondeur) et sa composition sont différentes d'une dorsale océanique à l'autre. Il existe 2 grands types de dorsales : -les dorsales rapides (Pacifique, 6 à 10 cm/an voire plus), caractérisées par la succession de gabros et de basaltes dans la croûte. -les dorsales lentes (Atlantique, 3 à 6 cm/an), au niveau desquelles le manteau lithopshérique affleure (il constitue le plancher océanique, en surface).
Conséquences divergence
II. Les dorsales : lieu de formation de la lithosphère océanique (= accrétion océanique) 1. Conséquences du phénomène de divergence
Observation tomographie sismique au niveau d'une dorsale
La tomographie sismique
Plan chapitre
Tomographie sismique
Fusion partielle de la péridotite
Problème : Comment se forme le magma à l'origine de l'accrétion océanique ? 2. Fusion partielle de la péridotite
Diagramme pression / température
Les données sismiques montrent la présence de roches partiellement fondues à l'aplomb des dorsales. 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. La diminution de pression liée à cette remontée entraîne une fusion partielle des péridotites vers 80 km de profondeur (roches constitutives du manteau) : du magma est ansi produit. Les gouttelettes de magma, moins dense que la roche solide, remontent et s'accumulent dans une zone située entre 2 et 7 km sous l'axe de la dorsale, la chambre magmatique.
S'entraîner à lire un diagramme
BILAN 2
Plan chapitre
Sur un diagramme Pression / Température, on observe 3 zones distinctes : -une zone solide -une sone liquide + solide -une zone liquide Le liquidus est une ligne qui sépare le domaine où le matériau est totalement fondu (liquide) du domaine où coexistent un liquide et du solide (domaine partiellement fondu). Le solidus est une ligne qui sépare le domaine où le matériau est entièrement solide du domaine partiellement fondu. Le géotherme correspond aux conditions de pressions et de températures des roches concernées (dans le cas du manteau, la péridotite).
Comparer les géothermes continentaux, océaniques moyen et sous une dorsale. Que se passe-t-il au niveau des dorsales ?
Du magma à la formation de la croûte
3. La formation de la croûte océanique
Refroidissement du magma
SCHEMA
Cristallisation fractionnée
SCHEMA
Plan chapitre
Une partie du magma cristallise lentement en profondeur, au niveau des parois de la chambre magmatique qui sont un peu moins chaudes. Les roches qui se forment sont des gabbros. Ce sont des roches à texture grenue : elles sont constituées de gros critaux (essentiellement des pyroxènes et des plagioclases). Le magma arrivant en surface, cristallise rapidement au contact de l'eau ou à proximité de celle-ci. Il se forme alors des basaltes, roches à texture microlithique : elles sont constituées d'une pâte non cristallisée, le verre, et de minéraux (essentiellement des pyroxènes et des plagioclases) généralement microscopiques (les microlites). Ainsi, la croûte océanique est produite au niveau des dorsales. Au niveau des dorsales rapides (Pacifique) la production de magma est permanente est forte. Au niveau des dorsales lentes (Atlantique) la production de magma est faible.
L'hydratation de la lithosphère océanique
Constat : Au fur et à mesure qu'elle s'éloigne de la dorsale, la lihtosphère océanique se refroidit, s'épaissit, devient plus dense et s'enfonce dans l'asthénosphère. Durant tout ce temps, elle est en contact avec l'eau de mer. Problème : Comment l'eau de mer modifie-t-elle la lithosphère océanique ? III. Le devenir de la lithosphère océanique 1. Des changements chimiques et minéralogiques
Activité : hydratation de la lithosphère océanique
BILAN 3
Les minéraux formés par métamorphisme
Plan chapitre
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
L'hydratation de la lithosphère océanique
2. Des changements physiques
BILAN 4
Plan chapitre
Destruction ou recyclage de la lithosphère océanique
3. Destruction de la lithosphère océanique dans les zones de subduction
La densité de la lithosphère océanique est supérieure à celle de la lithosphère continentale. Ainsi, toute collision (convergence / rencontre entre 2 plaques) entraînera la plongée de la lithosphère océanique sous la lithosphère continentale : c'est le processus de subduction.
Plan chapitre
Vidéo révision + fiche _ Madame SVT
Plan chapitre
Vidéo révision _ Les bons profs
Plan chapitre
Vidéo révision _ eSVT
Plan chapitre
Schéma-bilan _ Hachette
Plan chapitre
Schéma-bilan _ Belin
Plan chapitre
Schéma-bilan _ Hatier, 2022
Plan chapitre
Exercices facultatifs
S.V.T
Chapitre 9 : La dynamique des zones de divergence
SOMMAIRE
Clique sur un numéro d'exercice pour y avoir accès. Le bouton "SOMMAIRE" te permettra de revenir ici pour faire d'autres exercices.
1. Tester vos connaissances
1E7
1E1
1E6
1E5
1E4
1E3
1E2
1E1
Exercice 1E1 Tester vos connaissances
QCM
Pour chaque affirmation, choisir l'UNIQUE bonne réponse
Exercice 1E1 Tester vos connaissances
QCM
Pour chaque affirmation, choisir l'UNIQUE bonne réponse
Exercice 1E1 Tester vos connaissances
QCM
Pour chaque affirmation, choisir l'UNIQUE bonne réponse
Exercice 1E1 Tester vos connaissances
QCM
Pour chaque affirmation, choisir l'UNIQUE bonne réponse
Exercice 1E1 Tester vos connaissances
QCM
Pour chaque affirmation, choisir l'UNIQUE bonne réponse
Exercice 1E2 Tester vos connaissances
Qui suis-je ?
Parmi les propositions suivantes, identifiez la proposition fausse et corrigez-la.
1. Courbe décrivant les variations de la température en fonction de la profondeur dans le globe. 2. Formation mise en place lors du refroidissement brutal d'un magma sous l'eau. 3. Phénomène causant la fusion partielle du manteau sous les dorsales.
correction
1. Le géotherme 2. Pillow-lava (= basaltes en coussins) 3. Décompression (diminution de la pression) de la péridotite du manteau
Exercice 1E3 Tester vos connaissances
Formation de la croûte océanique : chronologie
Exercice 1E4 Tester vos connaissances
QCM
Exercice 1E5 Tester vos connaissances
Légender une dorsale
Exercice 1E6 Tester vos connaissances
QCM
Pour chaque affirmation, choisir l'UNIQUE bonne réponse
Exercice 1E6 Tester vos connaissances
QCM
Pour chaque affirmation, choisir l'UNIQUE bonne réponse
Exercice 1E6 Tester vos connaissances
QCM
Pour chaque affirmation, choisir l'UNIQUE bonne réponse
Exercice 1E6 Tester vos connaissances
QCM
Pour chaque affirmation, choisir l'UNIQUE bonne réponse
Exercice 1E7 Tester vos connaissances
Devenir de la lithosphère océanique
Le refroidissement provoque l'enfoncement de l'isotherme 1300°C (limite lithosphère / asthénosphère) et donc l'épaississement de la lithosphère océanique. En effet, lorsque la température du manteau superficiel passe sous 1300°C, la péridotite devient rigide : un manteau lithosphérique se forme et s'épaissit. Le vieillissement de la lithosphère s'accompagne d'une augmentation de sa densité. Ceci est dû à la formation des roches métamorphiques et à l'épaississement du manteau lithosphèrique. La lithosphère s'enfonce alors dans l'asthénosphère sous-jacent. C'est pourquoi l'océan devient de plus en plus profond quand on s'éloigne de l'axe de la dorsale.
Au niveau d'une dorsale, on peut remarquer que le géotherme est déplacé par rapport au géotherme océanique moyen. Cela permet de dépasser le solidus entraînant ainsi la fusion partielle des péridotites, qui forment un mélange solide + liquide, qui est à l'origine d'un magma originel.
Le métamorphisme correspond aux transformations des roches et des minéraux à l'état solide. Par exemple, la péridotite se transforme en serpentinite (ou péridotite serpentinisée). En effet, l'eau va transformer l'olivine et le pyroxène en un minéral métamorphique appelé serpentine. Les gabbros de la lithosphère vont également se transformer en gabbro métamorphiques appelé métagabbros. En effet, l'eau transforme le pyroxène et le feldspath en un minéral métamorphique appelé hornblende (amphibole).
b. FAUX : La lithosphère océanique est composée du seul manteau seulement à certains endroits, au niveau des dorsales lentes. c. FAUX : La lithosphère océanique comprend toujours des péridotites du manteau.
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)
Faille de Silfra (Islande) https://www.voyageway.com/snorkeling-silfra-islande
Au sein de la chambre magmatique, il y a une différenciation du magma à cause des températures de crisatllisation des divers matériaux présents dans le mélange. On parle de cristallisation fractionnée.
Dès sa formation, la lithosphère océanique est traversée par une eau froide qui s'inflitre par les failles, se réchauffe et ressort par des cheminées hydrothermales : les fumeurs noirs. La circulation de l'eau entraîne un hydrothermalisme, c'est à dire une hydratation et une transformation des minéraux. Le refroidissement (lié à l'éloignement de l'axe de la dorsale et aux circulations hydrothermales) déstabilise les associations minérales initiales. De nouveaux minéraux se forment, par métamorphisme. Ces réactions se font à l'état solide.
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.
La tomographie sismique est l'étude des anomalies de vitesse des ondes sismiques (P ou S) par rapport à celles attendues dans le modèle PREM. Les anomalies sont interprétées comme des hétérogénéités thermiques au sein du manteau.
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.
Copie - Première spé _ Chapitre 9_ Dynamique des zones de divergence
agathe legrand
Created on May 17, 2025
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Chapitre 4 La dynamique des zones de divergence
PARTIE II.1
- Conséquence divergence
PARTIE II.2- Fusion partielle péridotite
PARTIE II.3- Du magma aux roches
PARTIE III.1- Chimie et minéralogie
PARTIE III.2REVISIONS INTRODUCTION
PARTIE III.3
PARTIE I.1
- Localisation LO
PARTIE I.2- Structure LO
PARTIE I.3INTRODUCTION
Le modèle de la tectonique des plaques, actuellement admis, propose que la lithosphère est découpée en plaques rigides qui se déplacent les unes par rapport aux autres sur l'asthénosphère. Ces plaques sont animées de mouvements que l'on peut caractériser au niveau de trois types de frontières de plaques : des frontières convergentes, divergentes et transformantes. La majorité des zones de divergence (ou d'écartement) sont localisées au niveau des dorsales océaniques. La localisation des dorsales, au fond des océans, ne facilitent pas la connaissance de leur structure et des phénomènes géologiques qui s'y déroulent. Cependant, on sait que la divergence des plaques est associée à un fort flux géothermique et on observe au niveau des dorsales une forte activité magmatique. Ces données suggèrent que la dorsale produit le plancher océanique (expansion océanique).
Problématiques : Comment se met en place la lithosphère océanique ? Comment évolue-t-elle en s'éloignant de l'axe de la dorsale?
Plan chapitre
Plan chapitre
Localisation lithosphère océanique
1. Localisation de la lithosphère océanique
Plan chapitre
Structure de la lithosphère océanique
2. Structure de la lithosphère océanique
En 1959, la faille Vema, segmentant la dorsale médio-atlantique est cartographiée. La campagne d'exploration Vemanaute lancée en 1987 a permis d'observer la structure de la lithosphère océanique au niveau de la faille transformante de Vema. La structure de la lithosphère est visible notamment car la faille décale la dorsale. La lithosphère est composée de : -Basalte en coussins en surface -De gabbros présentant des filons de basalte -De gabbros massifs -De péridotite
Faille transformante
Plan chapitre
2 types de dorsale
Constat : Depuis des décennies, des campagnes océanographiques étudient le fond des océans. Elles ont montré que la lithosphère océanique présente des compositions variables en fonction des régions étudiées. 3. 2 types de dorsales
Comparaison entre 2 dorsales
BILAN PARTIE 1
Plan chapitre
BILAN PARTIE 1
La divergence des plaques conduit, après la fracturation d'un domaine continental, à la mise en place d'une lithosphère océanique qui va s'accroître au cours du temps. Les études océanographiques montrent que la surface de cette lithosphère, notamment au niveau des centres d'accrétion océanique (centre de la dorsale), est très hétérogène. Sa bathymétrie (technologies de mesures de la profondeur) et sa composition sont différentes d'une dorsale océanique à l'autre. Il existe 2 grands types de dorsales : -les dorsales rapides (Pacifique, 6 à 10 cm/an voire plus), caractérisées par la succession de gabros et de basaltes dans la croûte. -les dorsales lentes (Atlantique, 3 à 6 cm/an), au niveau desquelles le manteau lithopshérique affleure (il constitue le plancher océanique, en surface).
Conséquences divergence
II. Les dorsales : lieu de formation de la lithosphère océanique (= accrétion océanique) 1. Conséquences du phénomène de divergence
Observation tomographie sismique au niveau d'une dorsale
La tomographie sismique
Plan chapitre
Tomographie sismique
Fusion partielle de la péridotite
Problème : Comment se forme le magma à l'origine de l'accrétion océanique ? 2. Fusion partielle de la péridotite
Diagramme pression / température
Les données sismiques montrent la présence de roches partiellement fondues à l'aplomb des dorsales. 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. La diminution de pression liée à cette remontée entraîne une fusion partielle des péridotites vers 80 km de profondeur (roches constitutives du manteau) : du magma est ansi produit. Les gouttelettes de magma, moins dense que la roche solide, remontent et s'accumulent dans une zone située entre 2 et 7 km sous l'axe de la dorsale, la chambre magmatique.
S'entraîner à lire un diagramme
BILAN 2
Plan chapitre
Sur un diagramme Pression / Température, on observe 3 zones distinctes : -une zone solide -une sone liquide + solide -une zone liquide Le liquidus est une ligne qui sépare le domaine où le matériau est totalement fondu (liquide) du domaine où coexistent un liquide et du solide (domaine partiellement fondu). Le solidus est une ligne qui sépare le domaine où le matériau est entièrement solide du domaine partiellement fondu. Le géotherme correspond aux conditions de pressions et de températures des roches concernées (dans le cas du manteau, la péridotite).
Comparer les géothermes continentaux, océaniques moyen et sous une dorsale. Que se passe-t-il au niveau des dorsales ?
Du magma à la formation de la croûte
3. La formation de la croûte océanique
Refroidissement du magma
SCHEMA
Cristallisation fractionnée
SCHEMA
Plan chapitre
Une partie du magma cristallise lentement en profondeur, au niveau des parois de la chambre magmatique qui sont un peu moins chaudes. Les roches qui se forment sont des gabbros. Ce sont des roches à texture grenue : elles sont constituées de gros critaux (essentiellement des pyroxènes et des plagioclases). Le magma arrivant en surface, cristallise rapidement au contact de l'eau ou à proximité de celle-ci. Il se forme alors des basaltes, roches à texture microlithique : elles sont constituées d'une pâte non cristallisée, le verre, et de minéraux (essentiellement des pyroxènes et des plagioclases) généralement microscopiques (les microlites). Ainsi, la croûte océanique est produite au niveau des dorsales. Au niveau des dorsales rapides (Pacifique) la production de magma est permanente est forte. Au niveau des dorsales lentes (Atlantique) la production de magma est faible.
L'hydratation de la lithosphère océanique
Constat : Au fur et à mesure qu'elle s'éloigne de la dorsale, la lihtosphère océanique se refroidit, s'épaissit, devient plus dense et s'enfonce dans l'asthénosphère. Durant tout ce temps, elle est en contact avec l'eau de mer. Problème : Comment l'eau de mer modifie-t-elle la lithosphère océanique ? III. Le devenir de la lithosphère océanique 1. Des changements chimiques et minéralogiques
Activité : hydratation de la lithosphère océanique
BILAN 3
Les minéraux formés par métamorphisme
Plan chapitre
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
L'hydratation de la lithosphère océanique
2. Des changements physiques
BILAN 4
Plan chapitre
Destruction ou recyclage de la lithosphère océanique
3. Destruction de la lithosphère océanique dans les zones de subduction
La densité de la lithosphère océanique est supérieure à celle de la lithosphère continentale. Ainsi, toute collision (convergence / rencontre entre 2 plaques) entraînera la plongée de la lithosphère océanique sous la lithosphère continentale : c'est le processus de subduction.
Plan chapitre
Vidéo révision + fiche _ Madame SVT
Plan chapitre
Vidéo révision _ Les bons profs
Plan chapitre
Vidéo révision _ eSVT
Plan chapitre
Schéma-bilan _ Hachette
Plan chapitre
Schéma-bilan _ Belin
Plan chapitre
Schéma-bilan _ Hatier, 2022
Plan chapitre
Exercices facultatifs
S.V.T
Chapitre 9 : La dynamique des zones de divergence
SOMMAIRE
Clique sur un numéro d'exercice pour y avoir accès. Le bouton "SOMMAIRE" te permettra de revenir ici pour faire d'autres exercices.
1. Tester vos connaissances
1E7
1E1
1E6
1E5
1E4
1E3
1E2
1E1
Exercice 1E1 Tester vos connaissances
QCM
Pour chaque affirmation, choisir l'UNIQUE bonne réponse
Exercice 1E1 Tester vos connaissances
QCM
Pour chaque affirmation, choisir l'UNIQUE bonne réponse
Exercice 1E1 Tester vos connaissances
QCM
Pour chaque affirmation, choisir l'UNIQUE bonne réponse
Exercice 1E1 Tester vos connaissances
QCM
Pour chaque affirmation, choisir l'UNIQUE bonne réponse
Exercice 1E1 Tester vos connaissances
QCM
Pour chaque affirmation, choisir l'UNIQUE bonne réponse
Exercice 1E2 Tester vos connaissances
Qui suis-je ?
Parmi les propositions suivantes, identifiez la proposition fausse et corrigez-la.
1. Courbe décrivant les variations de la température en fonction de la profondeur dans le globe. 2. Formation mise en place lors du refroidissement brutal d'un magma sous l'eau. 3. Phénomène causant la fusion partielle du manteau sous les dorsales.
correction
1. Le géotherme 2. Pillow-lava (= basaltes en coussins) 3. Décompression (diminution de la pression) de la péridotite du manteau
Exercice 1E3 Tester vos connaissances
Formation de la croûte océanique : chronologie
Exercice 1E4 Tester vos connaissances
QCM
Exercice 1E5 Tester vos connaissances
Légender une dorsale
Exercice 1E6 Tester vos connaissances
QCM
Pour chaque affirmation, choisir l'UNIQUE bonne réponse
Exercice 1E6 Tester vos connaissances
QCM
Pour chaque affirmation, choisir l'UNIQUE bonne réponse
Exercice 1E6 Tester vos connaissances
QCM
Pour chaque affirmation, choisir l'UNIQUE bonne réponse
Exercice 1E6 Tester vos connaissances
QCM
Pour chaque affirmation, choisir l'UNIQUE bonne réponse
Exercice 1E7 Tester vos connaissances
Devenir de la lithosphère océanique
Le refroidissement provoque l'enfoncement de l'isotherme 1300°C (limite lithosphère / asthénosphère) et donc l'épaississement de la lithosphère océanique. En effet, lorsque la température du manteau superficiel passe sous 1300°C, la péridotite devient rigide : un manteau lithosphérique se forme et s'épaissit. Le vieillissement de la lithosphère s'accompagne d'une augmentation de sa densité. Ceci est dû à la formation des roches métamorphiques et à l'épaississement du manteau lithosphèrique. La lithosphère s'enfonce alors dans l'asthénosphère sous-jacent. C'est pourquoi l'océan devient de plus en plus profond quand on s'éloigne de l'axe de la dorsale.
Au niveau d'une dorsale, on peut remarquer que le géotherme est déplacé par rapport au géotherme océanique moyen. Cela permet de dépasser le solidus entraînant ainsi la fusion partielle des péridotites, qui forment un mélange solide + liquide, qui est à l'origine d'un magma originel.
Le métamorphisme correspond aux transformations des roches et des minéraux à l'état solide. Par exemple, la péridotite se transforme en serpentinite (ou péridotite serpentinisée). En effet, l'eau va transformer l'olivine et le pyroxène en un minéral métamorphique appelé serpentine. Les gabbros de la lithosphère vont également se transformer en gabbro métamorphiques appelé métagabbros. En effet, l'eau transforme le pyroxène et le feldspath en un minéral métamorphique appelé hornblende (amphibole).
b. FAUX : La lithosphère océanique est composée du seul manteau seulement à certains endroits, au niveau des dorsales lentes. c. FAUX : La lithosphère océanique comprend toujours des péridotites du manteau.
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)
Faille de Silfra (Islande) https://www.voyageway.com/snorkeling-silfra-islande
Au sein de la chambre magmatique, il y a une différenciation du magma à cause des températures de crisatllisation des divers matériaux présents dans le mélange. On parle de cristallisation fractionnée.
Dès sa formation, la lithosphère océanique est traversée par une eau froide qui s'inflitre par les failles, se réchauffe et ressort par des cheminées hydrothermales : les fumeurs noirs. La circulation de l'eau entraîne un hydrothermalisme, c'est à dire une hydratation et une transformation des minéraux. Le refroidissement (lié à l'éloignement de l'axe de la dorsale et aux circulations hydrothermales) déstabilise les associations minérales initiales. De nouveaux minéraux se forment, par métamorphisme. Ces réactions se font à l'état solide.
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.
La tomographie sismique est l'étude des anomalies de vitesse des ondes sismiques (P ou S) par rapport à celles attendues dans le modèle PREM. Les anomalies sont interprétées comme des hétérogénéités thermiques au sein du manteau.
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.