Fiche de révision : Géodynamique des Dorsales et Collisions

📋 Plan du Cours

1. Fonctionnement des dorsales océaniques et formation du magma basaltique
2. Diversité des dorsales selon la température mantellique et modes de création de la croûte océanique
3. Modifications physiques et chimiques hydrothermales de la lithosphère océanique en s’éloignant de la dorsale
4. Caractéristiques géophysiques des zones de subduction et plan de Wadati-Benioff
5. Magmatisme explosif des zones de subduction et types de roches associées
6. Origine du magmatisme en zone de subduction liée à la déshydratation de la plaque plongeante
7. Déformations tectoniques et métamorphisme lors des collisions continentales
8. Épaississement crustal et formation des chaînes de montagnes de collision

📖 1. Fonctionnement des dorsales océaniques et formation du magma basaltique

🔑 Notions clés & Définitions

• Magma basaltique : Liquide magmatique produit par fusion partielle d'environ 15% de la péridotite chaude de l’asthénosphère sous la dorsale, caractérisé par une composition chimique distincte et une faible densité qui lui permet de remonter vers la surface.
• Magma ainsi créé : Diagramme de phase d’une péridotite (

📝 Points essentiels

• Les dorsales sont des bombements larges de plusieurs milliers de kilomètres formant un réseau de 60 000 km, caractérisés par une forte activité tectonique, magmatique et hydrothermale.
• La remontée rapide de péridotite chaude de l’asthénosphère sous la dorsale entraîne une diminution de pression sans refroidissement notable, provoquant une fusion partielle à environ 100 km de profondeur.
• Le magma basaltique peut remonter par des failles normales pour former du basalte en surface ou se refroidir lentement en profondeur pour former du gabbro, tandis que la péridotite résiduelle constitue la fraction mantellique de la lithosphère.

💡 À retenir

La dynamique mantellique et la fusion partielle de la péridotite sous les dorsales génèrent le magma basaltique, à l’origine de la croûte océanique.

📖 2. Diversité des dorsales selon la température mantellique et modes de création de la croûte océanique

🔑 Notions clés & Définitions

• Croûte océanique : Alors rapide se fait surtout par magmatisme.

📝 Points essentiels

• Les dorsales rapides, associées à un manteau très chaud, produisent une croûte océanique continue et épaisse par magmatisme intense.
• Les dorsales lentes, avec un manteau moins chaud, ont une activité magmatique faible et intermittente, créant une croûte océanique peu épaisse, discontinue voire absente.
• Dans les dorsales lentes, la divergence est compensée par des phénomènes tectoniques tels que les failles normales et les failles de détachement qui exposent les péridotites mantelliques à l’affleurement.

💡 À retenir

La température du manteau influence la vitesse de création et la nature de la croûte océanique aux dorsales, avec un manteau plus chaud favorisant un magmatisme intense et une croûte continue, tandis qu'un manteau moins chaud conduit à une activité magmatique faible et à une compensation tectonique.

📖 3. Modifications physiques et chimiques hydrothermales de la lithosphère océanique en s’éloignant de la dorsale

🔑 Notions clés & Définitions

• Circulation hydrothermale : Processus de circulation d'eau provoquée par des différences de température, où de l'eau de mer froide s'infiltre dans la lithosphère océanique chaude, entraînant des échanges thermiques et chimiques.

📝 Points essentiels

• En s’éloignant de la dorsale, la lithosphère océanique refroidit, l’isotherme 1300°C s’enfonce, elle s’épaissit et sa densité augmente, ce qui favorise son enfoncement progressif dans l’asthénosphère.
• L’hydrothermalisme entraîne l’hydratation des roches : le gabbro se transforme en métagabbro (amphibole puis faciès schistes verts) et la péridotite en péridotite serpentinisée.
• La densification et l’hydratation modifient physiquement et chimiquement la lithosphère océanique, préparant son comportement lors de la subduction.

💡 À retenir

Le refroidissement progressif et la circulation hydrothermale modifient en profondeur la lithosphère océanique en augmentant son épaisseur, sa densité et en transformant chimiquement ses roches, ce qui influence son comportement lors de la subduction.

📖 4. Caractéristiques géophysiques des zones de subduction et plan de Wadati-Benioff

🔑 Notions clés & Définitions

• Plan de Wadati-Benioff : Zone inclinée de foyers sismiques qui s'approfondissent progressivement, correspondant à la trajectoire de la lithosphère océanique plongeant en subduction.
• Tomographie sismique : Méthode géophysique qui cartographie la vitesse des ondes sismiques dans la Terre, révélant des variations de densité et de température des matériaux en profondeur.
• Caractéristiques des zones : IV– Les caractéristiques des zones de collision La subduction peut entraîner la fermeture d’un océan et provoquer la collision des continents situés de part et d’autre.

📝 Points essentiels

• La tomographie sismique montre une zone d’accélération des ondes sous la plaque chevauchante, témoignant d’un matériau plus dense et froid en plongement.
• Le plan de Wadati-Benioff correspond à une zone de foyers sismiques de plus en plus profonds, suivant la plongée de la lithosphère océanique.
• La fosse océanique associée peut atteindre 11 km de profondeur et présente un flux géothermique inférieur à la moyenne terrestre.
• Enfin, la bathymétrie et le flux géothermique y sont particuliers également : au niveau de la fosse, la profondeur peut atteindre les 11 km et le flux thermique y est plus bas que la moyenne sur Terre.

💡 À retenir

La tomographie sismique montre une zone d’accélération des ondes sous la plaque chevauchante, témoignant d’un matériau plus dense et froid en plongement.

📖 5. Magmatisme explosif des zones de subduction et types de roches associées

🔑 Notions clés & Définitions

• Zones de subduction : Régions où une plaque lithosphérique océanique plonge sous une autre plaque, entraînant des phénomènes géologiques spécifiques comme le magmatisme explosif.

📝 Points essentiels

• Le magmatisme des zones de subduction est explosif en raison de la richesse du magma en silice, minéraux hydratés et gaz, produisant des laves visqueuses.
• Les roches volcaniques associées sont l’andésite et la rhyolite, microlithiques et alvéolées, donc légères et peu denses.
• Les roches plutoniques formées par cristallisation lente en profondeur sont la diorite et le granite, caractérisées par une texture grenue.
• La lave qui est expulsée du volcan est donc visqueuse et les roches volcaniques produites alvéolées et donc légères (peu denses) : l’andésite et la rhyolite, des roches microlithiques.
• Cette dynamique est étroitement liée à la composition du magma, riche en silice,en minéraux hydratés et en gaz dans ces zones.

💡 À retenir

Le magmatisme des zones de subduction est explosif en raison de la composition spécifique du magma, conduisant à une diversité de roches volcaniques légères et plutoniques grenues.

📖 6. Origine du magmatisme en zone de subduction liée à la déshydratation de la plaque plongeante

🔑 Notions clés & Définitions

• Plaque plongeante : Plaque lithosphérique océanique qui s'enfonce dans le manteau sous une autre plaque lors d'une subduction.
• Fusion partielle : Cela abaisse leur température de fusion partielle, qui devient alors possible.

📝 Points essentiels

• La fusion partielle du coin de manteau lithosphérique au-dessus de la plaque plongeante est à l’origine du magmatisme en zone de subduction.
• Le géotherme insuffisant pour fondre les péridotites anhydres est compensé par la déshydratation de la plaque plongeante lors de réactions métamorphiques.
• Les minéraux caractéristiques des faciès schistes bleus puis éclogites (glaucophane, jadéite, grenat) se forment dans la plaque plongeante et libèrent de l’eau qui hydrate le manteau sus-jacent, abaissant son point de fusion.
• Or, le géotherme y est insuffisant pour faire fondre les péridotites anhydres.

💡 À retenir

La fusion partielle du coin de manteau lithosphérique au-dessus de la plaque plongeante est à l’origine du magmatisme en zone de subduction.

📖 7. Déformations tectoniques et métamorphisme lors des collisions continentales

🔑 Notions clés & Définitions

• Nappe de charriage : Formations rocheuses déplacées horizontalement sur d'autres formations, parfois plus récentes, lors de déformations majeures de la croûte lors d'une collision continentale.

📝 Points essentiels

• Les déformations lors de la collision continentale comprennent failles inverses, plis anticlinaux et synclinaux, et nappes de charriage.
• Les nappes de charriage correspondent à des formations rocheuses déplacées horizontalement sur d’autres, parfois plus récentes.
• Le métamorphisme de collision transforme les roches sous fortes pressions et températures, produisant des roches foliées ou schisteuses.

💡 À retenir

La collision continentale modifie la structure et la composition des roches par déformation et métamorphisme, entraînant des nappes de charriage et des roches métamorphiques.

📖 8. Épaississement crustal et formation des chaînes de montagnes de collision

🔑 Notions clés & Définitions

• Racine crustale : Surplus de croûte en profondeur pouvant atteindre 70 km d’épaisseur, formé par le plongement d’une lithosphère continentale sous l’autre lors d’une collision.
• Épaississement crustal : Augmentation de l’épaisseur de la croûte continentale résultant du raccourcissement et de l’empilement des matériaux continentaux lors d’une collision.

📝 Points essentiels

• L’épaississement crustal résulte du raccourcissement et de l’empilement de matériaux continentaux lors de la collision, conduisant à leur mise en relief.
• L’ensemble des déformations et de l’épaississement conduit à la formation de chaînes de montagnes caractéristiques des zones de collision.
• Il en résulte un épaississement important de la croûte continentale pouvant atteindre les 70km d’épaisseur.

💡 À retenir

L’épaississement crustal profond, par raccourcissement et empilement des matériaux continentaux, contribue à la construction des chaînes de montagnes issues de collisions continentales.

📊 Tableaux de Synthèse

Comparaison des dorsales selon la température mantellique

Modifications hydrothermales de la lithosphère océanique

⚠️ Pièges & Confusions Fréquentes

1. Confusion entre la composition chimique du magma basaltique et celle des roches volcaniques
2. Mélanger la vitesse de divergence des dorsales avec la température mantellique
3. Confondre la circulation hydrothermale avec la circulation de l'eau de mer en surface
4. Confusion entre la profondeur du plan de Wadati-Benioff et celle de la fosse océanique
5. Mélanger la nature explosive du magmatisme avec la composition chimique des roches

✅ Checklist Examen

1. Comprendre la formation du magma basaltique sous la dorsale
2. Savoir différencier dorsale rapide et lente
3. Expliquer la modification hydrothermale de la lithosphère
4. Identifier le plan de Wadati-Benioff et ses caractéristiques
5. Connaître la composition des roches volcaniques en zone de subduction
6. Comprendre l'origine du magmatisme en zone de subduction
7. Expliquer le métamorphisme lors des collisions continentales
8. Décrire l'épaississement crustal et la formation des montagnes