Sciences de la Vie et de la Terre - II

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Plan

II.

III.

Schéma bilan

II. L’accrétion océanique

La croûte océanique est constituée principalement de roches magmatiques (gabbros et basaltes) issues du refroidissement d'un magma basique. Nous allons voir ici que la péridotite du manteau est la roche-mère du magma (=celle qui fond). Cependant des différences sont à noter entre les deux types de dorsales. D'une part ce sont des péridotites lithosphériques qui fondent sous les dorsales lentes et asthénosphériques sous les dorsales rapides. D'autre part, la raison pour laquelle elles entrent en fusion partielle diffère selon le type de dorsale.

II.A. Les causes de la fusion partielle

II.A.1. Les notions de solidus et de liquidus

L'état physique (solide ou liquide) d'une roche dépend de la température mais aussi de la pression.

On appelle solidus d’une roche, la ligne qui dans un diagramme de phase (P,T) sépare le domaine solide du domaine solide + liquide. Lorsqu’une roche dépasse son solidus, elle entre donc en fusion partielle.

On appelle liquidus d’une roche, la ligne du diagramme de phase qui sépare le domaine solide + liquide du domaine liquide, c’est à dire le domaine de la fusion partielle et de la fusion totale. Dans les conditions naturelles, le liquidus n'est jamais atteint.

En dehors de contextes particuliers comme celui des dorsales, le géotherme ne croise pas le solidus des péridotites, ce qui signifie que l'essentiel du manteau est à l'état solide.

II.A.2. Cas des dorsales rapides

Au niveau des dorsales rapides, l’extension océanique déclenche la remontée localisée des péridotites de l’asthénosphère. La remontée étant rapide, les roches, venues des profondeurs et donc chaudes, n'ont pas le temps de refroidir. Sous l’effet de la décompression dite adiabatique (sans perte de chaleur), les péridotites entrent en fusion partielle et produisent un magma abondant.

On peut visualiser cela sur le diagramme ci-contre : le géotherme des dorsales rapides (en rouge) croise le solidus des péridotites sèches, ce qui explique la production de magma.

II.A.3. Cas des dorsales lentes

Au niveau des dorsales lentes, le géotherme ne croise pas le solidus des péridodites sèches, mais croise celui des péridotites hydratées (=serpentinites). Le peu de magma produit par les dorsales lentes ne peut donc venir que de la fusion partielle de péridotites hydratées.

Le fonctionnement de la faille de détachement fait remonter le manteau lithosphérique hydraté. Sous l’effet combiné de la décompression et de l’hydratation, les roches fondent partiellement et produisent un magma peu abondant. L’eau qui hydrate les roches a donc ici un rôle essentiel dans la production du magma en agissant comme un fondant : elle abaisse le point de fusion.

II.B. Composition du magma suite à la fusion partielle des péridotites

Lors de la fusion partielle, une partie seulement des minéraux fond et principalement les plus instables. Certains éléments chimiques comme le potassium K ou le sodium Na, dit incompatibles (avec la maille cristalline), passent préférentiellement dans la phase liquide tandis que d’autres, comme le magnésium Mg, dits compatibles restent préférentiellement dans la phase solide. Un magma produit par fusion partielle est donc comparativement plus riche en élément incompatible (comme Si, K, Na) et plus pauvre en éléments compatibles (Mg) que sa roche mère.

Ainsi lorsque une péridotite, roche ultra-basique, subit une fusion partielle elle ne donne pas un magma ultra-basique mais un magma basique.

II.C. Remontée, cristallisation du magma et formation de la CO

Lorsque la fusion est suffisamment poussée (= au moins 10% de la roche a fondu), le magma liquide, moins dense que le solide, s'extrait naturellement de la roche et remonte vers la surface sous l'effet de la poussée d'Archimède. Il s'accumule alors dans une chambre magmatique à quelques km sous la surface. Une partie du magma peut remonter jusqu'en surface par l'intermédiaire de fissures (éruptions volcaniques). En fonction des conditions de refroidissement, deux roches pourront être formées.

Refroidissement rapide en surface > basalte, roche magmatique volcanique de structure microlithique.
Refroidissement lent en profondeur > gabbro, roche magmatique plutonique de structure grenue.

Basaltes et gabbros ont la même composition chimique mais une structure différente du fait de conditions de refroidissement différentes

Je vérifie que j'ai compris et assimilé les notions

Entrainez vous à problématiser la question du magmatisme au niveau des dorsales comme fait en introduction de ce II afin de pouvoir réutiliser l'approche dans une copie
Quelle est la roche qui fond au niveau d'une dorsale ?
Rappeler ce qu'est le géotherme (cf. Chapitres précédents)
Définissez la notion de solidus et de liquidus pour une roche
Est-ce le manteau lithosphérique ou asthénosphérique qui fond sous une dorsale rapide ? et lente ? Justifiez l'affirmation en utilisant les diagrammes de phase de la péridotite ci-dessus et vos connaissances sur la définition de la limite entre lithosphère et asthénosphère.
Pourquoi les péridotites fondent-elles sous les dorsales rapides ? et lente ?
Pourquoi dit-on que l'eau joue un rôle de fondant ?
Qu'est-ce qu'un élément incompatible ? et compatible ? comment se comporte-t-il l'un et l'autre lors d'une fusion partielle ?
Comparez la richesse en silice d'une roche mère et de son magma produit par fusion partielle. Le magma est-il aussi riche, plus riche, moins riche en silice que la roche mère ? Et dans le cas d'une fusion totale ?
Expliquez pourquoi un même magma donne peut donner soit un basalte soit un gabbro.

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