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Evolution de la lithosphère océanique au cours de son vieillissement

Consigne : A l'aide de l'ensemble des documents, tu devras expliquer, sous la forme d'un texte et d'un schéma, comment évolue la lithosphère au cours de son vieillissement puis au cours de son enfouissement.Pour cela, si tu en as besoin : - différentes questions formulées pourront t'aider à écrire ton texte en cliquant sur - les critères de réussite du schéma en cliquant sur

Evolution de la lithosphère océanique au cours de son vieillissement

Document 1 : Le refroidissement de la croute océanique

Indice concernant la question à laquelle tu pourrais répondre : Quel phénomène se déroule à proximité de la dorsale?

Evolution de la lithosphère océanique au cours de son vieillissement

Document 2 : L'épaississement de la lithosphère océanique

Evolution de la lithosphère océanique au cours de son vieillissement

Document 3 : La limite de flottabilité ou le début du plongement

Evolution de la lithosphère océanique au cours de son vieillissement

Document 4 : Calcul de la limite de flottabilité ou le début du plongement

● Telechargez le fichier conditionplongement.xls (pronote) ● Ouvrez le fichier téléchargé avec Libre office ou Calcoffice● Complétez le tableau en indiquant : - les différents âges de la lithosphère suggérés dans les documents - l'épaisseur de la croute océanique en chacun des points - la densité de l'asthénosphère en chacun des points→ Vous obtenez les différentes densités moyenne des différentes colonnes lithosphériques en chaque point.Q1.Tracez le graphique de l'évolution des densités de la lithosphère et de l'asthénosphère en fonction de l'âge de la lithosphère océanique.→ Vous obtenez un graphique qui devrait avoir cette allure ci-contre : Q2. Réalisez une capture écran du graphique obtenu.Q3. Déterminez l'âge à partir duquel la lithosphère océanique plonge. Justifiez votre réponse graphiquement.

1 capture écran est attendue : Le graphique de l'évolution de la densité de la lithosphère océanique en fonction de l'âge et de la densité de l'asthénosphère. 1 réponse à la question suivante est attendue : Déterminez l'âge à partir duquel la lithosphère océanique plonge. Justifiez votre réponse graphiquement.

Evolution de la lithosphère océanique au cours de son vieillissement

Document 5 : Arguments en faveur d'un plongement de la lithosphère océanique

● Cliquez sur le lien suivant afin de vous rendre sur le logiciel Tectoglob3D● Cliquez sur "Données affichées" puis sélectionnez les données suivantes : - Autres calques de données/Types de limites de plaques - tomographie sismique / modèle GAP-P4 - foyers sismiques● Cliquez sur "Action : tracer une coupe" afin de tracer la coupe suivante au niveau de la limite de convergence du sud est pacifique autour au large du Chili.● Appliquez les réglages ci-dessous (mode expert) :→ Vous obtenez une image de répartition des séismes ainsi qu'une image de tomographie sismique● Cliquez sur "Options/Coupe en 3D" afin de visualiser votre image en trois dimensions. Appliquez les réglages suivants :Q4. Réalisez une capture écran. Interpretez.

1 capture écran est attendue : Capture illustrant la tomographie sismique en 3D sous une coupe réalisée dans la cordillère des Andes 1 réponse à la question suivante est attendue : Indiquez dans le cadre du schéma les mécanismes se déroulant après la circulation d'eau dans la lithosphère océanique.

Document 6 : Les transformations minéralogiques au sein de la croute océanique

Sous l'effet de l'hydratation et des changements de pression et de température, les gabbros subissent un métamorphisme : les minéraux initialement présents se transforment en d'autres minéraux. On parle de alors de gabbros métamorphisés ou métagabbros. En identifiant certains minéraux dans une roche, on peut identifier, a posteriori les conditions physico-chimiques de pression/température de formation de cette roche (on parle aussi de domaine de stabilité de ces minéraux)

Evolution de la lithosphère océanique au cours de son vieillissement

Complétez le schéma bilan en :- indiquant les minéraux constituants les trois roches étudiées- associant chaque roche à son faciès dans le diagramme de droite

Échantillon de gabbro prélevé dans l'environnement signalé sur la carte, proche de la dorsale.

Evolution de la lithosphère océanique au cours de son vieillissement

Cliquer sur le microscope polarisantpuis sur ROCHES MAGMATIQUESet GABBRO

Complétez le schéma bilan en :- indiquant les minéraux constituants les trois roches étudiées- associant chaque roche à son faciès dans le diagramme de droite

Domaine de stabilité de quelques associations minéralogiques du gabbroSous l'effet de l'hydratation et des changements de pression et de température, les gabbros subissent un métamorphisme : les minéraux initialement présents se transforment en d'autres minéraux. On parle de alors de gabbros métamorphisés ou métagabbros. En identifiant certains minéraux dans une roche, on peut identifier, a posteriori les conditions physico-chimiques de pression/température de formation de cette roche (on parle aussi de domaine de stabilité de ces minéraux)

Échantillon de métagabbro prélevé dans l'environnement signalé sur la carte, proche de la dorsale. Lors de la maturation de la croûte océanique, les roches sont refroidies et hydratées par la circulation de l'eau de mer entre les minéraux. La température commence à diminuer par rapport à celle proche de l'axe de la dorsale.

Evolution de la lithosphère océanique au cours de son vieillissement

Cliquer sur le microscope polarisantpuis sur ROCHES METAMORPHIQUESet METAGABBRO

Domaine de stabilité de quelques associations minéralogiques du gabbroSous l'effet de l'hydratation et des changements de pression et de température, les gabbros subissent un métamorphisme : les minéraux initialement présents se transforment en d'autres minéraux. On parle de alors de gabbros métamorphisés ou métagabbros. En identifiant certains minéraux dans une roche, on peut identifier, a posteriori les conditions physico-chimiques de pression/température de formation de cette roche (on parle aussi de domaine de stabilité de ces minéraux)

Complétez le schéma bilan en :- indiquant les minéraux constituants les trois roches étudiées- associant chaque roche à son faciès dans le diagramme de droite

Échantillon de métagabbro prélevé dans l'environnement signalé sur la carte, un peu plus éloigné de l'axe de la dorsale.Lors de la maturation de la croûte océanique, les roches sont refroidies et hydratées par la circulation de l'eau de mer entre les minéraux. La température commence à diminuer par rapport à celle proche de l'axe de la dorsale.

Evolution de la lithosphère océanique au cours de son vieillissement

Cliquer sur le microscope polarisantpuis sur ROCHES METAMORPHIQUESet SCHISTE VERT

Domaine de stabilité de quelques associations minéralogiques du gabbroSous l'effet de l'hydratation et des changements de pression et de température, les gabbros subissent un métamorphisme : les minéraux initialement présents se transforment en d'autres minéraux. On parle de alors de gabbros métamorphisés ou métagabbros. En identifiant certains minéraux dans une roche, on peut identifier, a posteriori les conditions physico-chimiques de pression/température de formation de cette roche (on parle aussi de domaine de stabilité de ces minéraux)

Complétez le schéma bilan en :- indiquant les minéraux constituants les trois roches étudiées- associant chaque roche à son faciès dans le diagramme de droite

Evolution de la lithosphère océanique au cours de sa disparition par subduction

Document 6 : Les transformations minéralogiques

Complétez le schéma bilan en :- indiquant les minéraux constituants les deux roches étudiées- associant chaque roche à son faciès dans le diagramme de droite

Evolution de la lithosphère océanique au cours de sa disparition par subduction

Échantillon de métagabbro, faciès schiste bleu, prélevé dans l'environnement signalé sur la carte, proche de la fosse océanique.Lors de son enfouissement, la croûte océanique progresse en profondeur : les conditions de pression et de température diffèrent et augmentent. La roche subit alors un nouveau métamorphisme.

Cliquer sur le microscope polarisantpuis sur ROCHES METAMORPHIQUESet SCHISTES BLEUS

Domaine de stabilité de quelques associations minéralogiques du gabbroSous l'effet de l'hydratation et des changements de pression et de température, les gabbros subissent un métamorphisme : les minéraux initialement présents se transforment en d'autres minéraux. On parle de alors de gabbros métamorphisés ou métagabbros. En identifiant certains minéraux dans une roche, on peut identifier, a posteriori les conditions physico-chimiques de pression/température de formation de cette roche (on parle aussi de domaine de stabilité de ces minéraux)

Domaine de stabilité de quelques associations minéralogiques du gabbroSous l'effet de l'hydratation et des changements de pression et de température, les gabbros subissent un métamorphisme : les minéraux initialement présents se transforment en d'autres minéraux. On parle de alors de gabbros métamorphisés ou métagabbros. En identifiant certains minéraux dans une roche, on peut identifier, a posteriori les conditions physico-chimiques de pression/température de formation de cette roche (on parle aussi de domaine de stabilité de ces minéraux)

Complétez le schéma bilan en :- indiquant les minéraux constituants les deux roches étudiées- associant chaque roche à son faciès dans le diagramme de droite

Evolution de la lithosphère océanique au cours de sa disparition par subduction

Échantillon de métagabbro, faciès éclogite, prélevé dans l'environnement signalé sur la carte, proche de la fosse océanique. Lors de son enfouissement, la croûte océanique progresse en profondeur : les conditions de pression et de température diffèrent et augmentent. La roche subit alors un nouveau métamorphisme.

Cliquer sur le microscope polarisantpuis sur ROCHES METAMORPHIQUESet GRENAT et JADEITE

Domaine de stabilité de quelques associations minéralogiques du gabbroSous l'effet de l'hydratation et des changements de pression et de température, les gabbros subissent un métamorphisme : les minéraux initialement présents se transforment en d'autres minéraux. On parle de alors de gabbros métamorphisés ou métagabbros. En identifiant certains minéraux dans une roche, on peut identifier, a posteriori les conditions physico-chimiques de pression/température de formation de cette roche (on parle aussi de domaine de stabilité de ces minéraux)

Complétez le schéma bilan en :- indiquant les minéraux constituants les deux roches étudiées- associant chaque roche à son faciès dans le diagramme de droite

Domaine de stabilité de quelques associations minéralogiques du gabbroSous l'effet de l'hydratation et des changements de pression et de température, les gabbros subissent un métamorphisme : les minéraux initialement présents se transforment en d'autres minéraux. On parle de alors de gabbros métamorphisés ou métagabbros. En identifiant certains minéraux dans une roche, on peut identifier, a posteriori les conditions physico-chimiques de pression/température de formation de cette roche (on parle aussi de domaine de stabilité de ces minéraux)

Formation de la lithosphère continentale

Consigne : A l'aide de l'ensemble des documents, tu devras expliquer, sous la forme d'un texte et d'un schéma, comment se forme les différentes roches de la lithosphère continentale au niveau des zones de subduction.Pour cela, si tu en as besoin : - différentes questions formulées pourront t'aider à écrire ton texte en cliquant sur - les critères de réussite du schéma en cliquant sur

Formation de la lithosphère continentale

Document 1 : L'origine de la formation des magmas dans les zones de subduction

Par des techniques de tomographies sismiques, on peut tracer la répartition des isothermes dans une zone de subduction. Ainsi, pour chaque profondeur (points A à G), on peut y associer une température.

Indiquez le comportement des isothermes sous la fosse océanique

Formation de la lithosphère continentale

Document 2 : Reconstitution en laboratoire des conditions de fusion au niveau d'une zone de subduction

On a cherché à déterminer en laboratoire les conditions de fusion au niveau d'une zone de subduction. Pour cela, on a déterminé les solidus de roches sèches ("solidus anhydre") et de roches hydratées contenant des minéraux hydroxylés ("solidus anhydre"). Pour rappel, le solidus correspond à une limite entre deux domaines : le domaine "solide" et le domaine "solide + liquide".

1 - Sur le premier graphique, reporter les points A à C puis E à G afin de déterminer graphiquement les isothermes des plaques plongeante et chevauchante.2 - Sur le deuxième graphique, reporter le point D afin de déterminer graphiquement l'isotherme de la croûte océanique plongeante.3 - Déterminer ainsi la zone (pression min/max et température min/max) qui sera à l'origine de la naissance d'un magma. Justifier.

Formation de la lithosphère continentale

Document 3 : L'origine de l'hydratation des péridotites via l'évolution des gabbros de croute océanique de leur mise en place jusqu'à leur subduction

Indiquer l'origine de l'hydratation, responsable de la formation du magma. Justifier.

Formation de la lithosphère continentale

Document 4 : Les transformations minéralogiques d'un gabbro de l'expansion océanique jusqu'à la subduction

Indiquer l'origine de l'hydratation, responsable de la formation du magma. Justifier.

Formation de la lithosphère continentale

Interessons nous maintenant aux différentes roches pouvant être observées dans ces zones de magmatismes à proximité des zones de subudction. On cherche à comprendre comment un magma peut évoluer afin de donner différents types de roches.

Document 5 : Un magma pour différentes roches

Le célèbre Piton de la Fournaise (île de la Réunion) entre régulièrement en éruption Du haut de ses 2 632 mètres d'altitude, le Piton de la fournaise, un volcan effusif[2] au sud-est de l'île, est l'un des plus actifs au monde avec plus de 200 éruptions en seulement 350 ans. Les coulées sont principalement composées de laves basaltiques lisses (pahoehoe)

Le massif de l'Esterel est un massif montagneux volcanique de faible altitude situé sur le bord de la mer Méditerranée, dans le département du var. C'est un massif constitué de roches volcaniques qui se sont formées il y a 250 millions d'années (au Permien). À cette époque, une intense activité volcanique règne durant 30 millions d'années avec formation de basaltes puis de rhyolites rouges. Depuis, le massif a subi une très forte érosion ce qui ne permet plus de voir la forme de l'édifice volcanique initial mais nous y retrouvons bien les rhyolites et leur couleur rouge.

Après la dernière éruption du Mont Saint-Helens, au sommet du cratère, on observe un dôme constitué d'une roche volcanique : la dacite.

Les volcans associes aux zones de subduction sont très souvent explosifs. certains sont particulièrement surveillés car le risque lié à une éruption peut être très élevé. Les roches formées sont des andésites. On retrouve d'ailleurs le même type de roches dans la cordillère des Andes ou encore à la montagne Pelée, en Martinique.

Formation de la lithosphère continentale

Document 6 : Echantillons macroscopiques et microscopiques des quatres laves émises précédemment

Compléter le tableau de comparaison afin de mettre en relation chaque type de subduction avec : - une chimie de magma (magma riche en silice/magma pauvre en silice)- une chimie de magma (magma riche en gaz/magma pauvre en gaz)- une consistance de lave (lave visqueuse/lave fluide)- la formation de roches (basalte/andésite/dacite/rhyolite)

Formation de la lithosphère continentale

Document 7 : Types de subduction et fréquences des laves émises

Compléter le tableau de comparaison afin de mettre en relation chaque type de subduction avec : - une chimie de magma (magma riche en silice/magma pauvre en silice)- une chimie de magma (magma riche en gaz/magma pauvre en gaz)- une consistance de lave (lave visqueuse/lave fluide)- la formation de roches (basalte/andésite/dacite/rhyolite)

Lorsque du magma est stocké dans une chambre magmatique au sein de la croute, des minéraux se forment. Les premiers minéraux formés, lorsque le magma est encore à 1200°C, sont pauvres en silice (SiO2), en Na2O et en K2O. Ces minéraux sédimentent par gravité au fond de la chambre magmatique. Le magma restant est quant à lui enrichi en silice et en gaz. S'il y a présence de croute continentale autour du magma, il peut y avoir une "contamination" du magma par cette croute, riche en silice.Le pourcentage de silice est à relier à la viscosité du magma : plus il y aura de silice, plus il est visqueux.La richesse en gaz est à relier à l'explosivité du magma : plus il est riche en gaz, plus il sera explosif.

Formation de la lithosphère continentale

Document 8 : Le principe de la cristallisation fractionnée

Compléter le tableau de comparaison afin de mettre en relation chaque type de subduction avec : - une chimie de magma (magma riche en silice/magma pauvre en silice)- une chimie de magma (magma riche en gaz/magma pauvre en gaz)- une consistance de lave (lave visqueuse/lave fluide)- la formation de roches (basalte/andésite/dacite/rhyolite)

Formation de la lithosphère continentale

Document 9 : Chimie et magmatisme

Compléter le tableau de comparaison afin de mettre en relation chaque type de subduction avec : - une chimie de magma (magma riche en silice/magma pauvre en silice)- une chimie de magma (magma riche en gaz/magma pauvre en gaz)- une consistance de lave (lave visqueuse/lave fluide)- la formation de roches (basalte/andésite/dacite/rhyolite)

Consigne : A l'aide de l'ensemble des documents, tu devras présenter sous la forme d'une carte mentale accompagnée de schémas, tous les arguments qui permettent de témoigner d'un raccourcissement ou d'un empilement de couches géologiques dans un contexte de collision. On prendra l'exemple des Alpes et des Pyrénées.

Partons dans les Alpes !

Partons dans les Pyrénées !

Dynamique de la lithosphère continentale

Pour cela, si tu en as besoin, des aides te seront proposées en cliquant sur :

Modélisation de la collision

Animation : Différence entre les failles normales et failles inverses

Animation : Formation des nappes de charriage

La déformation cassante des roches

La déformation ductile des roches

Modélisation de la collistion permettant d'observer certaines structures particulières.

Animation permettant de comprendre la différence entre des failles inverses et des failles normales.

Animation permettant de comprendre la formation de nappes de charriage.

Animation permettant de comprendre l'origine de la déformation cassante des roches.

Animation permettant de comprendre l'origine de la déformation ductile des roches.

Tu pourras trouver en cliquant sur les différents point les 4 indices tectoniques qui permettent de témoigner d'un raccourcissement ou d'un empilement de couches géologiques dans un contexte de collision. Tu pourras regarder les vidéos et les schémas pour accompagner ton texte d'un schéma avant/après leur mouvement de convergence.

Dynamique de la lithosphère continentale

La mesure de la gravimétrie permet de mesure la valeur du champ gravitationnel. Si l'anomalie est positive, cela indique un excès de masse (ou accumulation de roches d'une couche) en profondeur.

Tu pourras trouver ici le premier indice géophysique permettant de mettre en évidence d'un épaississement crustal (empilement de couches géologiques de la croûte)

Dynamique de la lithosphère continentale

● Cliquez sur le lien suivant afin de vous rendre sur le logiciel Tectoglob3D ● Cliquez sur "Fichier" puis "Importer" et "Importer un dossier compressé Google Earth (kmz)"● Chargez le fichier "MohoMontagne.kmz" accessible depuis Ma classe/Espace d'échange● Cliquez sur "Données affichées" puis sur "Moho"→ Vous obtenez la carte de la profondeur du Moho. Sur cette carte, les profondeurs sont représentées par des courbes et lignes. Ces courbes et lignes indiquent les points de même profondeur du Moho appelées isobathes (déjà vu au 1er semestre). ● Cliquez sur "Action : tracer une coupe" afin de tracer une coupe au sein des Pyrénées puis au sein des Alpes.● Appliquez les réglages ci-dessous (mode expert) :→ Vous obtenez une coupe de la croute terrestre.

Tu pourras trouver ici le premier indice géophysique permettant de mettre en évidence d'un épaississement crustal (empilement de couches géologiques de la croûte)

Dynamique de la lithosphère continentale

Pour étudier la structure interne de la lithosphère, les géologues ont recours à une technique appelée "réflexion et réfraction sismique". Cette méthode consiste à déclencher artificiellement des séismes. Les ondes sismiques sont réfléchies par des "réflecteurs" qui correspondent à des changements de roches, de strates. On peut ainsi mettre en évidence les différentes couches de la lithosphère.Voici le profil ECORS (Etude des Croutes Océaniques par Réflexion et réfraction Sismique) réalisé au niveau des Pyrénées et son interprétation s'affichera lorsque vous cliquerez sur

Tu pourras trouver ici le deuxième indice géophysique permettant de mettre en évidence d'un épaississement crustal (empilement de couches géologiques de la croûte)

Modélisation de la collision

Le pli de Sassenage

Animation : Différence entre les failles normales et failles inverses

Animation : Formation des nappes de charriage

La déformation cassante des roches

La déformation ductile des roches

Modélisation de la collistion permettant d'observer certaines structures particulières.

Modélisation permettant de comprendre la formation du pli/faille de Sassenage

Animation permettant de comprendre la différence entre des failles inverses et des failles normales.

Animation permettant de comprendre la formation de nappes de charriage.

Animation permettant de comprendre l'origine de la déformation cassante des roches.

Animation permettant de comprendre l'origine de la déformation ductile des roches.

Tu pourras trouver en cliquant sur les différents point les 4 indices tectoniques qui permettent de témoigner d'un raccourcissement ou d'un empilement de couches géologiques dans un contexte de collision. Tu pourras regarder les vidéos et les schémas pour accompagner ton texte d'un schéma avant/après leur mouvement de convergence.

Dynamique de la lithosphère continentale

La mesure de la gravimétrie permet de mesure la valeur du champ gravitationnel. Si l'anomalie est positive, cela indique un excès de masse (ou accumulation de roches d'une couche) en profondeur.

Tu pourras trouver ici le premier indice géophysique permettant de mettre en évidence d'un épaississement crustal (empilement de couches géologiques de la croûte)

Dynamique de la lithosphère continentale

● Telechargez le fichier "MohoMontagne.kmz" accessible sur Pronote● Cliquez sur le lien suivant afin de vous rendre sur le logiciel Tectoglob3D ● Cliquez sur "Fichier" puis "Importer" et "Importer un dossier compressé Google Earth (kmz)"● Cliquez sur "Données affichées" puis sur "Moho"→ Vous obtenez la carte de la profondeur du Moho. Sur cette carte, les profondeurs sont représentées par des courbes et lignes. Ces courbes et lignes indiquent les points de même profondeur du Moho appelées isobathes (déjà vu au 1er semestre). ● Lire la fiche méthode (disponible sous pronote) pour comprendre son tracé.● Cliquez sur "Action : tracer une coupe" afin de tracer une coupe au sein des Pyrénées puis au sein des Alpes.● Appliquez les réglages ci-dessous (mode expert) :→ Vous obtenez une coupe de la croute terrestre.

Tu pourras trouver ici le premier indice géophysique permettant de mettre en évidence d'un épaississement crustal (empilement de couches géologiques de la croûte)

Dynamique de la lithosphère continentale

Pour étudier la structure interne de la lithosphère, les géologues ont recours à une technique appelée "réflexion et réfraction sismique". Cette méthode consiste à déclencher artificiellement des séismes. Les ondes sismiques sont réfléchies par des "réflecteurs" qui correspondent à des changements de roches, de strates. On peut ainsi mettre en évidence les différentes couches de la lithosphère.Voici le profil ECORS (Etude des Croutes Océaniques par Réflexion et réfraction Sismique) réalisé au niveau des Alpes et son interprétation s'affichera lorsque vous cliquerez sur

Tu pourras trouver ici le deuxième indice géophysique permettant de mettre en évidence d'un épaississement crustal (empilement de couches géologiques de la croûte)

Dynamique de la lithosphère continentale

Consigne : A vous maintenant de tracer cette coupe! A partir de la lecture de la carte (gauche), tracer sous le profil topographique (droite) la profondeur du Moho entre les points A, B et C.(La fiche activité est jointe sur pronote)

Indice concernant la question à laquelle tu pourrais répondre : A toi de tracer le profil topographique de la profondeur du Moho pour mettre en évidence, non plus à l'aide d'un logiciel, mais par un tracé, le deuxième argument d'un épaississement crustal.