Fiche de révision : Les Mécanismes de la Tectonique Océanique

📋 Plan du Cours

1. Caractères de la lithosphère et plaques
2. Mesures géodésiques et vitesses de déplacement
3. Dorsales océaniques : divergence et flux thermique
4. Formation de la croûte océanique et paléomagnétisme
5. Hydrothermalisme et évolution de la lithosphère océanique
6. Fosses océaniques : convergence et subduction
7. Métamorphisme de la croûte océanique en subduction
8. Volcanisme explosif et genèse des magmas

📖 1. Caractères de la lithosphère et plaques

🔑 Notions clés & Définitions

• Lithosphère terrestre : Couche externe rigide de la Terre, épaisse en moyenne d’environ 200 km, découpée en plaques tectoniques mobiles.
• Plaques tectoniques : Blocs lithosphériques limités par des zones à forte activité sismique et volcanique, animés de mouvements mesurables.
• Mesures géodésiques : Ensemble de mesures permettant de quantifier les mouvements actuels des plaques, notamment via le GPS.
• Points chauds : Sources de chaleur liées à des anomalies qui permettent de reconstituer des mouvements anciens grâce aux alignements volcaniques.

📝 Points essentiels

• La lithosphère terrestre a une épaisseur moyenne d’environ 200 km.
• La lithosphère est découpée en 12 plaques tectoniques.
• Les limites des plaques sont associées à une forte activité sismique et volcanique.
• Les mouvements actuels des plaques peuvent être quantifiés par des mesures géodésiques (GPS).
• On peut mesurer des vitesses absolues et le sens de déplacement des plaques.
• Pour les mouvements anciens, on utilise des alignements volcaniques liés à l’activité des points chauds.

💡 Astuce mémo

Lithosphère = 200 km, 12 plaques, limites actives; GPS pour le présent, points chauds pour le passé.

📖 2. Mesures géodésiques et vitesses de déplacement

🔑 Notions clés & Définitions

• GPS : Technique de géodésie utilisée pour mesurer les déplacements actuels des plaques tectoniques.
• Vitesse absolue : Mesure du déplacement d’une plaque par rapport à un référentiel, permettant d’en déduire le sens de mouvement.
• Sens de déplacement : Direction du mouvement d’une plaque, déterminée à partir des mesures géodésiques.
• Alignements volcaniques : Chaînes de volcans dont la disposition renseigne sur des déplacements anciens liés à des points chauds.

📝 Points essentiels

• Les mesures géodésiques permettent de quantifier les mouvements actuels des plaques.
• Les vitesses de déplacement des plaques sont de l’ordre de quelques centimètres par an.
• Les mesures permettent d’obtenir à la fois la vitesse absolue et le sens de déplacement.
• Pour les périodes anciennes, les vitesses sont reconstituées à partir d’alignements volcaniques.
• Les alignements volcaniques sont liés à l’activité des points chauds.
• Les vitesses déduites restent compatibles avec des ordres de grandeur de quelques cm/an.

💡 Astuce mémo

GPS donne vitesse + direction; points chauds donnent l’histoire via les alignements.

📖 3. Dorsales océaniques : divergence et flux thermique

🔑 Notions clés & Définitions

• Dorsale océanique : Relief sous-marin où la lithosphère s’écarte, associé à un flux thermique élevé.
• Divergence : Mouvement d’écartement au niveau d’une dorsale, lié à la création de nouvelle lithosphère océanique.
• Décompression du manteau : Processus au niveau de la dorsale où le manteau remonte et se décomprime, favorisant une fusion partielle.
• Fusion partielle de la péridotite : Fusion partielle du manteau (péridotite) déclenchée par la décompression et l’anomalie thermique positive.
• Paléomagnétisme : Enregistrement du champ magnétique terrestre par des roches basaltiques lors de leur formation.

📝 Points essentiels

• Les dorsales correspondent à des zones de divergence.
• À l’aplomb d’une dorsale, le flux thermique est élevé.
• La décompression du manteau permet une fusion partielle de la péridotite.
• Le magma formé est moins dense et remonte pour créer une nouvelle lithosphère océanique.
• Le refroidissement est rapide au contact de l’eau de mer, formant le basalte en surface.
• Le refroidissement plus lent en profondeur permet la formation du gabbro.

💡 Astuce mémo

Dorsale = flux thermique fort → décompression → fusion → basalte (rapide) + gabbro (lent).

📖 4. Formation de la croûte océanique et paléomagnétisme

🔑 Notions clés & Définitions

• Basalte : Roche formée en surface lors du refroidissement rapide du magma au contact de l’eau de mer.
• Gabbro : Roche formée en profondeur lors du refroidissement plus lent du magma.
• Magnétite : Minéral contenu dans le basalte qui enregistre le champ magnétique terrestre au moment de la formation.
• Âge des sédiments océaniques : Datation des sédiments pour contraindre l’histoire de l’expansion océanique.
• Vitesse d’expansion des océans : Taux d’écartement et de création de nouvelle croûte, estimé à partir de données géologiques et géophysiques.

📝 Points essentiels

• Le basalte contient de la magnétite.
• Le basalte enregistre le champ magnétique terrestre du lieu et de l’époque où il se forme.
• L’étude du paléomagnétisme confirme la divergence au niveau de la dorsale.
• L’étude de l’âge des sédiments océaniques contribue aussi à confirmer la divergence.
• La vitesse d’expansion des océans est de l’ordre de quelques centimètres par an.
• Les données combinées (paléomagnétisme et sédiments) permettent d’estimer la vitesse d’expansion.

💡 Astuce mémo

Magnétite = horloge magnétique; sédiments = horloge géologique; ensemble → vitesse d’expansion.

📖 5. Hydrothermalisme et évolution de la lithosphère océanique

🔑 Notions clés & Définitions

• Hydrothermalisme : Circulation d’eau liée à la dorsale qui circule dans la croûte océanique et modifie ses roches.
• Métamorphisme : Transformation des roches à l’état solide sous l’effet de nouvelles conditions de température et de pression.
• Métabasalte : Produit du métamorphisme du basalte lors de l’évolution de la croûte océanique à distance de la dorsale.
• Métagabbro : Produit du métamorphisme du gabbro, évoluant selon des faciès successifs.
• Sérpentinisation : Transformation de la péridotite en présence d’eau, observée lors de l’évolution hydrothermale.

📝 Points essentiels

• En s’éloignant de la dorsale, la lithosphère océanique se modifie sous l’effet de l’hydrothermalisme.
• La circulation d’eau refroidit les roches de la croûte océanique.
• L’hydrothermalisme modifie les minéraux de la croûte océanique.
• Le basalte devient du métabasalte.
• Le gabbro devient du métagabbro à faciès schistes verts.
• Le métagabbro évolue ensuite vers des faciès schistes bleus puis vers l’éclogite (dans la trajectoire de subduction).

💡 Astuce mémo

Eau qui circule = refroidit + hydrate → basalte→métabasalte; gabbro→métagabbro; péridotite→serpentinisation.

📖 6. Fosses océaniques : convergence et subduction

🔑 Notions clés & Définitions

• Fosse océanique : Zone de convergence associée à un flux thermique faible et à une forte activité sismique.
• Convergence : Rapprochement des plaques, conduisant à l’enfoncement d’une lithosphère océanique dans le manteau.
• Plan de Wadati-Benioff : Plan de répartition des foyers sismiques qui indique la direction d’enfoncement d’un matériel froid.
• Tomographie sismique : Méthode géophysique montrant la propagation rapide des ondes dans la lithosphère océanique plongeante.
• Subduction : Enfoncement d’une lithosphère océanique devenue plus dense que l’asthénosphère.

📝 Points essentiels

• Les fosses océaniques sont des zones de convergence.
• Les fosses présentent un flux thermique faible.
• Les fosses montrent une forte activité sismique jusqu’à 700 km.
• La répartition des séismes indique qu’un matériel froid et rigide s’enfonce selon le plan de Wadati-Benioff.
• La tomographie sismique montre des ondes qui se propagent très rapidement dans la lithosphère océanique plongeante.
• Quand la lithosphère océanique devient très âgée, sa densité dépasse celle de l’asthénosphère : c’est la subduction.

💡 Astuce mémo

Fosse = froid + rigide qui plonge (Wadati-Benioff) jusqu’à 700 km; densité > asthénosphère → subduction.

📖 7. Métamorphisme de la croûte océanique en subduction

🔑 Notions clés & Définitions

• Métagabbro à faciès schistes verts : Étape métamorphique du gabbro lors de l’évolution de la croûte océanique sous des conditions intermédiaires.
• Métagabbro à faciès schistes bleus : Étape métamorphique suivante, correspondant à des conditions plus poussées que les schistes verts.
• Éclogite : Roche issue de la progression métamorphique de la croûte océanique en subduction, avec densité accrue.
• Augmentation de densité : Évolution physique des roches métamorphisées en subduction, qui devient de plus en plus dense.
• Libération d’eau : Dégagement d’eau stockée dans la croûte océanique lors du métamorphisme en subduction.

📝 Points essentiels

• En subduction, la croûte océanique subit un métamorphisme sous pressions et températures différentes.
• Les métagabbros à faciès schistes verts évoluent vers des métagabbros à faciès schistes bleus.
• Les métagabbros à faciès schistes bleus évoluent ensuite vers des éclogites.
• La progression métamorphique s’accompagne d’une augmentation de densité des roches.
• La lithosphère océanique âgée métamorphisée devient de plus en plus dense.
• Le métamorphisme libère l’eau emmagasinée grâce à l’hydrothermalisme.

💡 Astuce mémo

Schistes verts → schistes bleus → éclogite; à chaque étape, densité ↑ et eau libérée.

📖 8. Volcanisme explosif et genèse des magmas

🔑 Notions clés & Définitions

• Volcanisme explosif : Type de volcanisme associé à des magmas visqueux riches en gaz, caractéristique des zones de subduction.
• Magma hydraté : Magma dont la genèse est liée à l’eau libérée par la croûte océanique subduite.
• Laves visqueuses riches en gaz : Caractéristiques des produits volcaniques explosifs, liées à la viscosité et à la teneur en gaz.
• Fusion partielle des péridotites hydratées : Mécanisme de formation du magma par fusion partielle du manteau hydraté sous l’effet de l’eau.
• Roches plutoniques à textures grenues : Roches formées en profondeur par refroidissement lent, avec une texture grenue.

📝 Points essentiels

• Dans la zone de subduction, l’eau libérée permet la naissance du magma sous la plaque chevauchante.
• Le volcanisme explosif est caractérisé par des laves très visqueuses riches en gaz.
• Une partie du magma reste en profondeur et refroidit très lentement.
• Le refroidissement lent forme des roches plutoniques à textures grenues.
• L’eau libérée lors du métamorphisme permet la fusion partielle du manteau.
• Le magma issu de cette fusion est à l’origine du volcanisme près de la fosse océanique.

💡 Astuce mémo

Eau libérée → fusion du manteau hydraté → magma visqueux gazé → volcanisme explosif; refroidissement lent → plutonites grenues.

📊 Tableaux de synthèse

Dorsale vs subduction

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre divergence (dorsale) et convergence (fosse) : la première crée de la croûte, la seconde l’enfouit.
2. Croire que le basalte et le gabbro se forment au même rythme : le basalte vient d’un refroidissement rapide, le gabbro d’un refroidissement plus lent.
3. Oublier que le paléomagnétisme vient de la magnétite du basalte et sert à confirmer la divergence et estimer l’expansion.
4. Mélanger les étapes métamorphiques : l’ordre schistes verts → schistes bleus → éclogite est celui décrit pour la subduction.
5. Penser que l’eau du volcanisme vient directement de la dorsale : dans le schéma du cours, elle est libérée lors du métamorphisme en subduction et déclenche la fusion du manteau hydraté.

✅ Checklist Examen

1. Définir la lithosphère (épaisseur moyenne) et citer le nombre de plaques tectoniques.
2. Expliquer comment les mesures géodésiques (GPS) permettent d’obtenir vitesse absolue et sens de déplacement.
3. Donner l’ordre de grandeur des vitesses de déplacement des plaques (quelques cm/an).
4. Décrire le rôle des dorsales : divergence, flux thermique élevé, décompression du manteau et fusion partielle de la péridotite.
5. Relier refroidissement rapide vs lent aux roches formées : basalte en surface et gabbro en profondeur.
6. Expliquer le paléomagnétisme : magnétite du basalte, enregistrement du champ magnétique, confirmation de la divergence et estimation de la vitesse d’expansion.
7. Décrire l’hydrothermalisme : circulation d’eau, refroidissement, modification minéralogique et métamorphisme à l’état solide.
8. Citer les transformations hydrothermales : basalte→métabasalte, gabbro→métagabbro à faciès schistes verts, péridotite→sérpentinisation.
9. Expliquer les fosses océaniques : flux thermique faible, forte sismicité jusqu’à 700 km et plongement selon le plan de Wadati-Benioff.
10. Définir la subduction par le critère de densité (lithosphère océanique âgée plus dense que l’asthénosphère).
11. Donner la séquence métamorphique en subduction : schistes verts → schistes bleus → éclogites et l’augmentation de densité.
12. Expliquer le lien eau→magmas : libération d’eau lors du métamorphisme, fusion partielle du manteau hydraté et volcanisme près de la fosse.
13. Décrire les caractéristiques du volcanisme explosif (laves visqueuses riches en gaz) et le lien avec le refroidissement lent formant des roches plutoniques grenues.