La divergence lithosphérique Cours

Sommaire

IDivergence lithosphérique et formation des océansALa morphologie des fonds océaniquesBLe magmatisme des dorsalesIIDevenir du plancher océaniqueALes modifications minéralogiquesBLes modifications de densité

 

Notions Rappels
Asthénosphère Portion ductile du manteau située sous la lithosphère.
Basalte Roche volcanique, de structure microlitique, caractéristique de la croûte océanique.
Dorsale océanique Chaîne volcanique se trouvant dans les océans.
Gabbro Roche plutonique, de structure grenue, caractéristique de la croûte océanique.
Lithosphère Partie rigide du globe terrestre, constituée de la croûte et de la portion superficielle du manteau.
Péridotite Roche caractéristique du manteau terrestre.
Plaque lithosphérique Portion de lithosphère mobile, peu active sismiquement, mais bordée par des frontières très actives.

 

La tectonique des plaques fait intervenir des plaques lithosphériques mobiles horizontalement. 

Dans cette théorie où la surface de la Terre est sans cesse bouleversée, les océans ne sont pas des structures éternelles. Ils se forment ou disparaissent, au gré des mouvements des plaques.

I

Divergence lithosphérique et formation des océans

A

La morphologie des fonds océaniques

L'étude topographique des fonds océaniques montre la présence de montagnes sous-marines formant une longue chaîne : les dorsales océaniques.

L'océan atlantique présente une dorsale en son milieu, allongée globalement dans un axe nord-sud : la dorsale médio-atlantique.

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La topographie de l'océan atlantique

B

Le magmatisme des dorsales

Les études portant sur l'âge du fond des océans et les anomalies magnétiques enregistrées au fond des océans montrent que ceux-ci subissent une expansion.

C'est au niveau des dorsales que naît le plancher océanique, du fait de la production de roches magmatiques.

Cette production s'effectue en plusieurs phases.

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Structure et magmatisme des dorsales

1. Remontée de péridotites très chaudes, en provenance du manteau, au sein de cellules de convection. 

Cette remontée s'effectue de manière rapide, si bien que la température ne diminue que très peu, alors que la pression chute (= décompression isotherme).

2. La décompression isotherme provoque une fusion de certains minéraux des péridotites. On parle de fusion partielle.

3. La phase liquide ainsi formée (= magma) a une composition différente des péridotites initiales (puisque certains minéraux sont restés à l'état solide). 

Il y a une différenciation magmatique.

4. La magma formé s'insinue dans des failles, des fissures et remonte du fait de sa densité plus faible que les roches l'entourant. 

Il s'accumule dans une chambre magmatique.

5. Le refroidissement de ce magma génère des roches magmatiques. Cela peut engendrer deux types de roches, selon la vitesse à laquelle il se refroidit :

– des basaltes si le refroidissement est brutal ;

– des gabbros si le refroidissement est plus lent.

 

Le plancher ainsi formé s'éloigne peu à peu de la dorsale, repoussé sur les côtés par d'autres morceaux de plancher en constante formation.

Ce plancher comporte typiquement, du haut vers le bas :

– des sédiments, qui s'accumulent au-dessus de l'ensemble ;

– des basaltes en coussins (très brutalement refroidis au contact de l'eau) ;

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Basaltes en coussins du fond océanique

– des basaltes dits « filoniens » ;

– des gabbros ;

– les péridotites du manteau sur lequel repose l'ensemble.

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La structure des fonds océaniques

II

Devenir du plancher océanique

Après sa formation au niveau des dorsales, la lithosphère océanique nouvellement formée va subir diverses transformations.

A

Les modifications minéralogiques

Le plancher océanique :

– s'éloigne de la dorsale en vieillissant ;

– se refroidit (mais la pression de change pas) ;

– s'hydrate car des flux d'eau vont le traverser (hydrothermalisme).

 

Ceci conduit à un métamorphisme dit de Basse pression-Basse température.

Métamorphisme

Le métamorphisme est l'ensemble des transformations minéralogiques subies par les roches, sans passage par un stade de magma, sous l'influence de variations de composition, de température, ou encore de pression.

Cette transformation peut être suivie sur un graphique de stabilité des minéraux.

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Diagramme de stabilité des minéraux. Le « trajet » Pression-Température du plancher océanique lors de son vieillissement est indiqué par la flèche épaisse(1 : conditions au niveau de la dorsale ; 2 : faciès schistes verts)

Le marbre est une forme de calcaire métamorphisé.

Les transformations minérales subies par le plancher océanique vont générer des roches nommées schistes verts et contenant des minéraux tels que la chlorite (en 2 sur le schéma ci-dessus). 

L'aspect de ces roches est appelé « faciès schistes verts ».

B

Les modifications de densité

Au fur et à mesure de son vieillissement et du métamorphisme qui l'affecte, le plancher océanique devient plus dense. De plus, il s'épaissit.

Dans la lithosphère océanique, c'est le manteau lithosphérique, situé sous la croûte, qui s'épaissit. 

La densité de ce manteau étant importante (3,3), cela entraîne une augmentation globale de la densité du plancher océanique, qui finit par devenir plus dense que l'asthénosphère sur laquelle il repose. 

À partir de ce moment, la lithosphère océanique peut entrer en subduction et plonger dans le manteau.

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Vieillissement du plancher océanique : en s'éloignant de la dorsale, la lithosphère océanique s'épaissit et s'enfonce dans l'asthénosphère (A). Il subit une hydratation.(C : croûte ; ML : manteau lithosphérique ; A : asthénosphère ; LO : lithosphère océanique )