TP: Dorsales et formations de la lithosphere oceanique Act1: Une dorsale est une chaine de montagne dont la grande partie est sous marine (certains des points culminants de la dorsale peuvent etre visible et forment alors des iles). Elle constitue la frontiere de divergence entre deux plaques lithospheriques. La dorsale d’abord etudiee est celle de l’atlantique. Elle coupe cet ocean en deux parts egales. C’est pour cela qu’on la nomme « dorsale medio-atlantique ».
De plus, on observe, le long de son axe une fosse: Le rift, phenomene tres rarement observable pour ce type de dorsale. La forme globale de ce relief est un « s », bien que l’axe de celui ci soit marque de failles transformantes (limites de plaques lithospheriques). Les seismes sont les plus frequents, pres de ces failles et de cette chaine de montagne. Cependant, ces secousses sont de magnitudes faibles et de profondeurs infimes. Ces observations pourraient etre dues au socle de la dorsale, qui serait non favorable a la propagation, en profondeur, des secousses sismiques.
La dorsale pacifique, quand a elle, possede une partie des caracteristiques du relief precedemment etudie: Les seismes enregistres autour de cette dorsale se concentrent sur son relief, possede une faible magnitude ainsi qu’une profondeur minime. Seules
Pourquoi? Ces disparites sont dues au fait que les plaques atlantique et pacifique ne possede pas la meme vitesse de deplacement. La dorsale atlantique est une dorsale dite lente. Au contraire, la dorsale pacifique est une dorsale rapide. Act2 Hypothese: La peridotite, qui est une roche du manteau fond, devient magma, avant de remonter a la surface et de se solidifier. Ce qui donnera du basalte ou du gabbro. Le basalte est une roche qui resulte d’un refroidissement rapide du magma, a la difference du gabbro, alors qu’elles sont toutes deux des roches magmatiques.
Cette disparite est liee a l’endroit ou le magma se refroidit. Lorsque ce refroidissement se deroulera en surface, le magma donnera du basalte. A l’inverse, lorsque le magma refroidira en profondeur, il donnera du gabbro. Probleme: La composition chimique de la peridotite est differente de celle du basalte et du gabbro. Or, lorsqu’une roche fond, elle devrait garder sa composition chimique. Nous savons que l’etat d’une roche depend de deux parametres, la temperature et la pression (la profondeur y joue un role moindre).
Afin que la peridotite presente un etat liquide, il faut une temperature elevee. En surface, cette temperature doit etre d’environ 1800°, afin de garantir la fusion de la roche. En profondeur, elle doit etre plus importante. Aussi, il existe trois etats possibles pour une roche soumise a une forte temperature. La roche solide, la roche partiellement fusionnee et la roche liquide. Pour cela, elles franchissent des « lignes » (voir graphique) Le liquidus permet de passer d’un materiau solide a liquide.
Le solidus correspond au passage de la roche d’un etat solide, a un etat partiellement fusionne. Le manteau est traverse par les ondes S. Or leur propriete est qu’elles ne peuvent traverser que les couches solides ainsi que le Low Velocity Zone qui entourent la Terre. Cette LVZ pourrait etre l’endroit, dans le manteau ou est localise la peridotite partiellement fusionnee. Afin de verifier cette hypothese, il suffit d’observer le Geotherme, une ligne qui materialise la temperature du globe en fonction de la profondeur et de la pression.
Le manteau semble ne pas etre le lieu de fusion de la roche. Cependant, une particularite est mise en avant: au niveau de la dorsale, la temperature augmente de plus en plus vite. Elle sera de 1450° a une profondeur de 80km sous la dorsale contre 1300° sous un continent ou un ocean. Au niveau de la dorsale, la peridotite peut donc changer: passer de l’etat solide a celui de solide en partie liquide, mais a une profondeur situee entre 30 et 100 km. La fusion partielle maximale est entre 30 et 40 km (toujours au niveau de la dorsale).
Sachant que la peridotite est concentre au niveau de la dorsale, c’est egalement la qu’elle va remonter a la surface afin de devenir du basalte ou du gabbro. Mecanisme de production des roches de la lithosphere oceanique (a temperature supposee constante) Dorsale: A travers ce schema, nous avons etabli le mecanisme de production du basalte et du gabbro. Cependant, le probleme de composition chimique et mineralogique se pose encore. Comparons donc ces compositions, pour le basalte et le gabbro ainsi que pour la peridotite du manteau (Pmanteau) et residuelle (Presiduelle).
La Pmanteau et la Presiduelle presente les meme mineraux, a quantite egale: Ils possedent une de l’olivine, des pyroxenes ferromagnesiens et calciques ainsi que des feldspaths calco-sodiques, dans des proportions egales. Le basalte et le gabbro quant a eux, presentent les memes mineraux, mais dans un pourcentage different: Ils possedent moins d’olivine et de pyroxenes ferromagnesiens et plus de pyroxenes calciques et de feldspaths calco-sodiques. Pour ce qui est de la composition chimique de la peridotite et des roches de la croute, des disparites sont une fois de plus visibles.
La peridotite est caracterisee par un pourcentage de masse eleve d’oxygene (O) de silice (Si) de magnesium (Mg) et de Fer (Fe). Tandis que les roches de la croute, elles, presentent un quantite importante d’oxygene, de silice, de fer, d’aluminium (Al), de calcium (Ca) et de Na? Ils se differencient donc sur le pourcentage plus important de Na, d’aluminium ainsi que de calcium et sur la proportion plus faible de magnesium pour les roches de la croutes. Ces differences de composition sont dues a la differenciation des temperature de fusion des mineraux de la peridotite.
En effet, ces temperatures sont disparates, d’un mineral a un autre. Ainsi, les mineraux qui fondent a de plus basses temperatures, se retrouveront dans le magma et deviendront des roches de la croute. A contrario, les mineraux, tels que l’olivine ou le pyroxene ferromagnesiens se retrouveront en plus grande quantite dans la peridotite, du fait d’une temperature de fusion tres elevee. Conclusion: La peridotite est bien la roche qui permet la naissance de basalte et de gabbro, en devenant magma et en remontant a la surface.
Dans la mesure ou le basalte et le gabbro se forment au niveau des dorsales, nous pouvons affirmer que c’est ce phenomene qui permet l’agrandissement des oceans. Act3 Lorsque nous observons la lame mince, nous notons que la hornblende entoure le pyroxene. Afin que ce mineral soit mis en place, il faut des feldspaths, du pyroxene et de l’eau (qui devrait provenir de la mer). Sa formation doit donc se produire lorsque le gabbro est a l’etat solide, bien que cette roche provienne du magma. Le gabbro est , par consequent, metamorphise, c’est a dire que sous l’effet de la temperature et de la pression, la roche se transforme.
Il y a egalement recristallisation des mineraux qui la compose. On parle alors de « metagabbro ». Il semble que la presence de hornblende dans un gabbro soit bien lie a la temperature et a la pression (doc 2). Le melange pyroxene + plagioclase + eau se met en place a une temperature comprise entre 790 et 1100°, a pression constante: la roche est remontee et seule la temperature varie. Apres 1100°, les materiaux sont partiellement ou totalement fusionne. C’est lorsque la roche s’ecarte de la dorsale qu’elle se refroidie et s’enrichit en eau.
Ainsi, d’autres metamorphismes sont possibles, comme nous le montre le document 2 Conclusion: Les gabbros sont des roches appartenant a la lithosphere oceanique. Elles sont placees plus en profondeur que le basalte. La temperature ainsi que la pression est donc plus elevee dans son milieu, que dans celui du basalte, qui constitue plutot le plancher des oceans. Nous savons que la temperature dans les mers, est plus importante au niveau des dorsales oceaniques. Cette difference peut etre due a l’activite existante dans cette zone. Les dorsales sont les limites de divergence des plaques lithospheriques.
Les frottements des plaques sur leur support creent de la chaleur qui cherchera a atteindre l’air libre. Cette chaleur ne peut sortir qu’au niveau des dorsales. Les gabbros, qui viennent du magma emergent, au niveau de ce relief. Les roches s’ecartent de la dorsale et se refroidissent donc. Les differentes roches subiront alors des transformations chimiques et mineralogiques tout au long de leur refroidissement. De nouveaux mineraux se formeront alors, tels que la hornblende (entre 790 et 1100°) ou l’amphibole actinote et la chlorite (entre 0 et 410°).
