Correction D4

2) Indiquez sur le profil topographique, les zones où le flux thermique est élevé. Quelle hypothèse pouvez-vous émettre pour expliquer les variations du flux thermique ? 

Le flux thermique est le plus important au centre de la dorsale océanique, au niveau du rift. Plus on s’en éloigne, moins le flux thermique est grand.  

On suppose que le flux thermique est élevé au niveau du rift car il y a une évacuation de la chaleur du manteau vers la croûte sous la forme d’une remontée de magma. La croûte, en s’éloignant du rift, se refroidit au cours du temps. 

B – La fusion partielle de la péridotite 

3) Expliquez les mécanismes à l’origine du magma émis par la dorsale. 

On peut voir sur le premier document une anomalie du géotherme : à l’axe de la dorsale, l’isotherme 1 300 °C se situe sur le fond marin, alors que cette température est normalement atteinte pour une profondeur de plus de 75 km. 

Sur le second document, on peut voir que le géotherme sous la dorsale croise le solidus (droite séparant le domaine de la péridotite solide de celui de la péridotite liquide + solide). La péridotite commence donc à fondre. 

On peut en déduire que l’écartement des plaques au niveau de la dorsale entraine une diminution de la pression. La péridotite du manteau va alors remonter vers la surface. Ceci entraîne une augmentation de la température d’où l’anomalie du géotherme. Cette péridotite se retrouve alors dans des conditions de pression et de température qui permettent sa fusion partielle et donc la formation de magma. 

4) Proposez une hypothèse permettant d’expliquer pourquoi le refroidissement de ce magma ne redonne pas une péridotite. 

La péridotite est constituée de plusieurs minéraux. Ceux-ci n’ont pas tous la même température de fusion. Certains commencent à fondre avant les autres. Le magma obtenu n’a donc pas une composition chimique identique à celle de la péridotite. Il ne peut donc redonner une péridotite lors de son refroidissement. 

C – Du magma aux roches de la croûte océanique 

5) Reliez les textures des roches à la vitesse de refroidissement du magma. 

On voit que l’éthylvanilline refroidie lentement comporte de gros cristaux. 

On voit que l’éthylvanilline refroidie rapidement comporte de petits cristaux. 

On sait (voir D1) que le gabbro est une roche grenue composée de phénocristaux et que le basalte est une roche microlithique.  

On peut donc en déduire que le basalte s’est solidifié rapidement alors que le gabbro s’est refroidi lentement. 

6) Expliquez la superposition des différentes roches magmatiques qui constituent la croûte océanique. 

On vient de voir (3) que la péridotite fondait partiellement au niveau de la dorsale océanique. 

On vient également de voir que le basalte refroidissait rapidement et le gabbro lentement. 

On sait que la croûte océanique est composée de basalte au-dessus de gabbro, de même composition chimique et minéralogique. 

On peut en déduire que le magma issu de la fusion partielle de la péridotite va refroidir lentement en profondeur, donnant du gabbro, ou rapidement en surface, donnant du basalte. 

D – L’hydratation de la lithosphère océanique 

4) Comment l’eau de mer modifie-t-elle la lithosphère océanique ?

5) Faites une photo comparative des deux roches de la croûte océanique : gabbro (anhydre) et métagabbro à schiste vert (hydraté). 

E – La maturation physique de la dorsale 

5) Calculez la hauteur H (précision au 1/10) pour les âges suivants : 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 Ma. 

Grâce au calcul : H = 9,2 x (âge)1/2, en faisant attention à bien mettre l'âge en années (quand il est donné en millions d'années), on obtient aux arrondis près : 

6) Calculer la masse d’une colonne de lithosphère pour les mêmes âges que précédemment. 

La formule est MLith = [ρChC + ρML (H – hC)] x S 

= [2,85.103x 5000 + 3,3.103x (H – 5000)] x 1 

7) Effectuer le même calcul pour une colonne d’asthénosphère. 

Même principe : MAsth = ρA H S = 3,25.103 x H x 1 

8) A quel âge la lithosphère n’est-elle plus en équilibre sur l’asthénosphère, provoquant une subduction spontanée ? 

On peut voir qu'à partir de 25 Ma la colonne de lithosphère a un poids supérieur à la colonne d'asthénosphère. Elle n'est alors plus en équilibre et va "couler" dans l'asthénosphère.