La dynamique des zones de divergence

La divergence des plaques de part et d’autre des dorsales permet la mise en place d’une nouvelle lithosphère.

Celle-ci se met en place par apport de magmas mantelliques à l’origine d’une nouvelle croûte océanique. Ce magmatisme à l’aplomb des dorsales s’explique par la décompression du manteau.

Dans certaines dorsales (dorsales lentes) l’activité magmatique est plus réduite et la divergence met directement à l’affleurement des zones du manteau.

La nouvelle lithosphère formée se refroidit en s’éloignant de l’axe et s’épaissit. Cet épaississement induit une augmentation progressive de la densité de la lithosphère.

La croûte océanique et les niveaux superficiels du manteau sont le siège d’une circulation d’eau qui modifie les minéraux.

Diaporama du chapitre "La dynamique des zones de divergence"

Activité : du magma aux roches de la croûte océanique (Formuler une hypothèse - Proposer une stratégie de résolutions - Mettre en œuvre un protocole - Interpréter des résultats - Utiliser un microscope)

Activité : deux types de dorsales (Utiliser des outils numériques : Tectoglob3D)

Version téléchargeable et imprimable

I - La production de lithosphère océanique au niveau des dorsales

Le flux géothermique élevé au niveau de la dorsale, et la détection par la tomographie sismique d’une asthénosphère anormalement chaude permettent de mettre en évidence, une remontée de matériel chaud provenant de l’asthénosphère. C’est divergence des plaques lithosphériques qui provoque cette remontée de l’asthénosphère chaude. En remontant, la péridotite du manteau asthénosphérique subit une décompression (diminution de la pression). Cette décompression, place la péridotite dans des conditions de pression et de température (conditions PT) permettant une fusion partielle.

La fusion partielle signifie qu’une roche solide est dans des conditions PT qui ne lui permettent pas de fondre totalement mais qui lui permettent de fondre partiellement : c’est à dire qu’une partie devient liquide (le magma) et que l’autre partie reste solide (la roche résiduelle). La fusion partielle de la péridotite permet la formation d’un magma qui poursuit sa remontée et rejoint la chambre magmatique sous la dorsale.

Une partie du magma de la chambre, remonte vers la surface (en s’infiltrant au travers des failles) et refroidit très rapidement au contact de l’eau. Ce refroidissement très rapide provoque la solidification rapide du magma : du verre (solide non cristallisé) et des cristaux microscopiques apparaissent. C’est ainsi que se forment les basaltes (roches volcaniques).

Une autre partie du magma de la chambre, se refroidit lentement en profondeur. Ce refroidissement très lent, permet une cristallisation longue formant des gros cristaux jointifs. C’est ainsi que se forment les gabbros (roches plutoniques).

II - L’activité magmatique au niveau des dorsales est à l’origine de la production de la lithosphère océaniques.

Au niveau des zones de dorsale, la divergence est à l’origine de contraintes d’extension qui provoque des failles normales et des séismes au niveau de ces failles. Les mouvements de divergence sont donc à l’origine des séismes.

Il existe deux types de dorsales : les dorsales rapides et les dorsales lentes.

Au niveau des dorsales rapides, la divergence des plaques lithosphériques est importante (de 10 à 16 cm/an) ce qui provoque une forte activité magmatique.

Au niveau des dorsales lentes, la divergence des plaques lithosphérique est faible (de 1 à 5 cm/an) ce qui provoque une faible activité magmatique. Par conséquent, dans ces zones la croûte océanique est moins épaisse (moins de basaltes et de gabbros produit par le magmatisme), parfois même, le manteau est directement à l’affleurement (c’est à dire en surface) au contact de l’océan.

III - Le métamorphisme hydrothermal

Les minéraux d’une roche se forment dans des conditions précises de température, de pression et de composition chimique. Lorsque l’une ou plusieurs de ces conditions changent, les minéraux de la roche peuvent subir des changement de minéraux (transformations minéralogiques) : c’est le métamorphisme. Le métamorphisme d’une roche peut avoir lieu pour différentes raisons : changement de température, changement de pression, apport d’eau…

Dès qu’elles se forment au niveau de la dorsale, les roches de la lithosphère océanique (les basaltes et les gabbros de la croûte et les péridotites du manteau lithosphérique) subissent un changement de température (refroidissement au contact de l’océan) et un changement de chimie (apport d’eau par l’océan). Ces changements sont à l’origine d’un métamorphisme hydrothermal qui transforme les minéraux des roches de la lithosphère océanique. Dans les basaltes, les gabbros, les péridotites, des minéraux hydratés apparaissent.

Comme les roches changent de composition minéralogique, on leur donne des noms différents suite à ce métamorphisme hydrothermal :

- les basaltes deviennent des métabasaltes en faciès schiste vert ;

- les gabbros deviennent des métagabbros en faciès schiste vert ;

- les péridotites du manteau lithosphérique deviennent des serpentinites.

IV - L’isotherme 1 300°C : limite entre la lithosphère et l’asthénosphère

Rappelons que le manteau lithosphérique est caractérisé par son comportement rigide et que l’asthénosphère est caractérisée par son comportement très ductile. La température à partir de la laquelle la péridotite passe du comportement rigide au comportement ductile est de 1 300°C. La limite entre le lithosphère et l’asthénosphère correspond donc à l’isotherme 1 300°C :

- pour des températures plus faibles que 1 300°C (donc plutôt vers la surface), la péridotite est rigide, on est dans la lithosphère ;

- pour des température supérieures à 1 300°C (donc plutôt en profondeur), la péridotite est ductile, on est dans l’asthénosphère.

V - Le vieillissement de la lithosphère océanique

Entraînée par les mouvements de divergence, la lithosphère s’éloigne de l’axe de la dorsale (et donc de la zone anormalement chaude). En s’éloignant de la dorsale, la lithosphère se refroidit.

En s’éloignant de la dorsale, le refroidissement fait que l’isotherme 1 300°C est de plus en plus profond, comme l’isotherme 1 300°C est de plus en plus profond, l’épaisseur de péridotite rigide est de plus en plus grande : en s’éloignant de la dorsale, le manteau lithosphérique est de plus en plus épais.

Comme le manteau lithosphérique est dense, l’augmentation de l’épaisseur de la lithosphère océanique, se traduit également par une augmentation de sa densité.

En conclusion, au cours de son vieillissement, la lithosphère océanique s’éloigne de la dorsale, se refroidit, se densifie et s’épaissit.

À venir

Tectoglob3D

Microscope polarisant virtuel