La dorsale de l'Atlantique est une dorsale lente avec une vitesse d'expansion d'environ 2,5 cm/an. Elle se caractérise par un bombement axial, qui correspond à une élévation du fond océanique, et la présence de péridotites du manteau, témoignant d'une remontée partielle du manteau supérieur. En revanche, la dorsale du Pacifique est une dorsale rapide, avec une vitesse d'expansion d'environ 12 cm/an. Elle possède un rift axial, une zone de fracture au centre, où la croûte s'écarte rapidement. La croûte océanique dans cette dorsale est composée de basaltes en surface, formant la couche la plus récente, et de gabbros en profondeur, constituant la partie plus ancienne de la croûte. La différence de vitesse d'expansion influence la structure géologique et la dynamique de chaque dorsale.
La classification des dorsales en lentes ou rapides repose principalement sur leur vitesse d'expansion, ce qui détermine leurs caractéristiques géologiques, notamment la présence de bombement axial ou de rift axial, ainsi que la composition de la croûte océanique.
Solidus
AUTEUR (date) : La solidus est la courbe représentant la température et la pression auxquelles une roche commence à fondre, c’est-à-dire la limite entre l’état solide et la présence de liquide.
Liquidus
AUTEUR (date) : La liquidus est la courbe indiquant la température et la pression auxquelles une roche est entièrement fondue, c’est-à-dire l’état liquide total.
Fusion partielle
AUTEUR (date) : La fusion partielle désigne le processus par lequel une roche ne fond pas complètement, mais seulement une partie de ses composants, généralement entre 5% et 40%, selon les conditions de pression et température.
Géotherme dorsale
AUTEUR (date) : La géotherme dorsale est la courbe représentant la variation de la température en fonction de la profondeur au niveau d’une dorsale océanique, permettant d’étudier les conditions thermiques dans cette zone.
Décompression du manteau
AUTEUR (date) : La décompression du manteau est le processus par lequel la pression diminue lors de la remontée des péridotites, favorisant leur fusion partielle sans augmentation de température.
Poche magmatique
AUTEUR (date) : La poche magmatique est une zone située sous la dorsale où le magma partiellement fondu s’accumule, souvent détectée par un ralentissement des ondes sismiques.
Le magma sous la dorsale se forme par fusion partielle des péridotites du manteau, induite par décompression lors de leur remontée entre 10 et 60 km de profondeur. La fusion partielle d’environ 15% de la péridotite produit un magma de composition similaire aux basaltes et gabbros, caractéristiques de la croûte océanique. Les données sismiques montrent un ralentissement des ondes sous l’axe de la dorsale, ce qui indique la présence d’une poche magmatique partiellement fondue. La fusion est favorisée par la décompression du manteau, qui augmente la température locale selon la géotherme dorsale, sans nécessiter une augmentation de la température intrinsèque de la roche. La fusion partielle est facilitée par l’hydratation du coin de manteau, ce qui abaisse le solidus et favorise la production de magma.
Le magma au niveau des dorsales se forme principalement par décompression du manteau, provoquant une fusion partielle des péridotites à faible profondeur. Cette fusion, d’environ 15%, génère un magma basaltique, dont la présence est confirmée par le ralentissement des ondes sismiques sous l’axe de la dorsale, témoignant d’une poche magmatique partiellement fondue.
Composition chimique du magma : Ensemble des éléments et minéraux présents dans le magma, dont la proportion varie selon le processus de formation. La composition du magma est liée à l’origine géologique et au processus de fusion partielle.
Hydrothermalisme : Processus de circulation de fluides chauds dans la croûte terrestre, entraînant des transformations chimiques et thermiques des roches. Il intervient notamment lors de l’activité magmatique au niveau des dorsales.
Refroidissement magmatique : Diminution de la température du magma, qui peut être lent ou rapide, influençant la texture et la minéralogie des roches volcaniques ou plutoniques.
Basalte de dorsale : Roche magmatique basaltique formée lors du magmatisme au niveau des dorsales médio-océaniques, caractérisée par une composition chimique riche en silice (50-60%) et par une structure microlitique ou grenue selon le refroidissement.
Les expériences en laboratoire montrent que la composition chimique du magma varie selon le pourcentage de fusion partielle de la péridotite. À 15% de fusion, la composition du magma se rapproche de celle du basalte. La fusion partielle expérimentale révèle que plus le pourcentage de fusion augmente, plus la magma devient riche en silice (SiO2), en MgO et en CaO, tout en diminuant en Al2O3, Na2O et K2O.
Le magmatisme au niveau des dorsales est principalement lié à la décompression du manteau. Lors de cette décompression, le manteau ultramafique fond partiellement, produisant un magma dont la composition dépend du pourcentage de fusion. La composition chimique du magma évolue donc en fonction de cette fusion partielle, aboutissant à un basalte de dorsale, caractérisé par une forte teneur en MgO et SiO2, et une structure microlitique ou grenue selon le refroidissement.
L’hydrothermalisme intervient aussi dans la transformation chimique et thermique des roches au niveau des dorsales, modifiant la composition minéralogique et chimique du magma et des roches environnantes.
La composition chimique du magma, qui dépend du pourcentage de fusion partielle de la péridotite, permet de relier son origine mantellique à ses caractéristiques. Le processus de décompression du manteau lors du magmatisme en dorsale explique la formation du basalte, dont la composition évolue selon la fusion partielle expérimentale.
Métagabbro
Hornblende
AUTEUR (date) : minéral amphibolique riche en calcium, magnésium, fer et aluminium, formé par réaction minérale lors de l’hydratation du gabbro. Elle apparaît dans les métagabbros en contexte de lithosphère océanique hydratée.
Déshydratation
AUTEUR (date) : processus par lequel l’eau est expulsée d’une roche métamorphique, notamment lors de la subduction, entraînant des transformations minéralogiques et la disparition de minéraux hydratés comme la hornblende.
Hydratation
AUTEUR (date) : processus d’introduction d’eau dans une roche, provoquant la formation de minéraux hydratés tels que la hornblende dans le métagabbro, lié au vieillissement de la lithosphère océanique.
Réactions minérales
AUTEUR (date) : transformations chimiques impliquant la conversion de certains minéraux en d’autres, par exemple pyroxène et plagioclase en hornblende en présence d’eau, lors de l’hydratation.
Étude microscopique
AUTEUR (date) : observation détaillée des minéraux et textures d’une roche à l’aide d’un microscope, permettant d’identifier les minéraux hydratés ou résiduels, et de suivre les transformations minéralogiques.
La lithosphère océanique subit des transformations minéralogiques au cours de son vieillissement, notamment la formation de métagabbros contenant de la hornblende par hydratation. Lors de l’expansion océanique, le gabbro initial, riche en pyroxène et plagioclase, évolue en métagabbro sous l’effet de l’eau, ce qui entraîne la formation de hornblende. Ces réactions minérales impliquent la transformation de pyroxène et plagioclase en hornblende en présence d’eau, illustrant une hydratation progressive. À l’échelle microscopique et macroscopique, ces modifications sont visibles dans la texture et la composition des roches, permettant d’identifier leur stade de vieillissement. L’étude microscopique et macroscopique est essentielle pour suivre ces transformations et comprendre l’évolution chimique et minéralogique de la lithosphère océanique.
La lithosphère océanique en vieillissant subit des modifications minéralogiques et chimiques, notamment la formation de hornblende par hydratation lors de son éloignement de la dorsale. Ces transformations, observables à l’échelle microscopique et macroscopique, reflètent l’évolution de la roche sous l’effet de l’eau et du temps.
Densité lithosphère océanique : La densité de la lithosphère océanique augmente avec l'âge et l'épaississement du manteau lithosphérique, tandis que l'épaisseur de la croûte océanique reste constante à 6 km. Elle est calculée en prenant en compte la densité et l'épaisseur du manteau lithosphérique et de la croûte, selon leur proportion respective.
Densité asthénosphère : La densité de l’asthénosphère est d’environ 3,25, ce qui correspond à la valeur de référence pour comparer la densité de la lithosphère océanique.
Épaississement lithosphère : La lithosphère océanique s’épaissit avec l’âge, principalement par refroidissement et contraction du manteau lithosphérique, ce qui augmente sa densité.
Croûte océanique constante : La croûte océanique a une épaisseur constante de 6 km, indépendamment de l’âge de la lithosphère.
Calcul de densité moyenne : La densité moyenne de la lithosphère océanique est obtenue en pondérant la densité de la croûte océanique et du manteau lithosphérique selon leur épaisseur respective, en utilisant la formule :
La densité de la lithosphère océanique augmente avec l’âge et l’épaississement du manteau lithosphérique, tandis que l’épaisseur de la croûte reste constante à 6 km.
Entre 9 et 16 millions d’années, la densité de la lithosphère océanique dépasse celle de l’asthénosphère, qui est d’environ 3,25.
Ce passage de la densité inférieure à celle de l’asthénosphère à une valeur supérieure favorise la plongée de la lithosphère dans l’asthénosphère, ce qui explique la dynamique de subduction.
La densité moyenne est calculée en pondérant la densité de la croûte océanique et du manteau lithosphérique selon leur épaisseur respective, permettant d’évaluer l’évolution de la densité avec l’âge.
La densité de la lithosphère océanique augmente avec l’âge et l’épaississement du manteau lithosphérique, ce qui favorise sa plongée dans l’asthénosphère à partir de 9-16 millions d’années, influençant la dynamique tectonique.
Fosse océanique
Une fosse océanique est une dépression profonde située au niveau de la limite entre une plaque océanique et une plaque continentale ou une autre plaque océanique. Elle marque la zone de plongée de la plaque océanique sous une autre plaque, caractérisant la zone de subduction. (Source : concept général, mais dans le contexte, la fosse océanique est une caractéristique géologique associée aux zones de subduction.)
Arc volcanique
L’arc volcanique est une chaîne de volcans alignés parallèlement à la fosse océanique, formée par la remontée de magma dans la croûte terrestre suite à la subduction de la plaque plongeante. Il témoigne de l’activité magmatique liée à la subduction. (Source : description des zones de subduction actives.)
Fusion partielle hydratée
La fusion partielle hydratée désigne la fusion partielle du manteau chevauchant, favorisée par la présence de fluides hydratés. Ces fluides, issus de la déshydratation de la plaque plongeante, abaissent le point de fusion du manteau, provoquant la génération de magma hydraté. (Source : définition implicite dans le contexte de la fusion dans les zones de subduction.)
Déshydratation plaque plongeante
La déshydratation plaque plongeante est un processus par lequel la plaque océanique en subduction libère des fluides lors de transformations minéralogiques, notamment par perte d’eau contenue dans ses minéraux. Ces fluides favorisent la fusion partielle du manteau chevauchant. (Source : mention de la déshydratation comme origine des fluides hydratant le manteau.)
Magma hydraté
Un magma hydraté est un magma dont la composition chimique a été influencée par la présence de fluides hydratés, résultant de la déshydratation de la plaque plongeante, ce qui favorise sa génération. (Source : mention du magma hydraté dans les roches magmatiques de subduction.)
Roches magmatiques de subduction
Les roches magmatiques de subduction, telles que l’andésite, la diorite et le granite, sont formées à partir de magmas hydratés issus de la fusion partielle du manteau chevauchant. Leur diversité est liée à la composition chimique du magma et à sa vitesse de refroidissement. (Source : description des roches rencontrées dans ces zones.)
Les zones de subduction se caractérisent par une fosse océanique, un alignement de volcans et des séismes de plus en plus profonds en s’éloignant de la fosse. La fosse océanique marque la zone où la plaque océanique plonge sous une autre plaque. L’alignement de volcans, appelé arc volcanique, est parallèle à la fosse et résulte de la remontée de magma dans la croûte. La profondeur des séismes augmente avec la distance à la fosse, témoignant de la plongée progressive de la plaque.
Le magma dans ces zones est hydraté, car il résulte de la fusion partielle du manteau chevauchant, favorisée par la déshydratation de la plaque plongeante. Lors de cette déshydratation, des fluides sont libérés, ce qui abaisse le point de fusion du manteau et facilite la génération de magma hydraté. La diversité des roches magmatiques (andésite, diorite, granite) est liée à la composition chimique du magma et à sa vitesse de refroidissement, influençant leur nature et leur texture.
Le magmatisme hydraté des zones de subduction trouve son origine dans la déshydratation de la plaque plongeante, qui libère des fluides favorisant la fusion partielle du manteau chevauchant, générant ainsi une diversité de roches magmatiques.
| Critère | Dorsale lente | Dorsale rapide | Composition de la croûte océanique | Auteur/Source |
|---|---|---|---|---|
| Vitesse d'expansion | Environ 2,5 cm/an | Environ 12 cm/an | Basalte en surface, gabbros en profondeur | Contenu fourni |
| Caractéristiques principales | Bombement axial, péridotites du manteau | Rift axial, croûte plus mince, rift central | Croûte composée de basaltes et gabbros | Contenu fourni |
| Structure géologique | Relief élevé, élévation du fond océanique | Rifting actif, fracture centrale | Composition chimique liée à fusion partielle | Contenu fourni |
| Notions clés | Définition |
|---|---|
| Solidus | Température et pression où une roche commence à fondre |
| Liquidus | Température et pression où la roche est entièrement fondue |
| Fusion partielle | Fusion incomplète d'une roche, généralement entre 5% et 40% |
| Poche magmatique | Zone sous la dorsale où le magma partiellement fondu s'accumule |
| Décompression du manteau | Processus favorisant la fusion partielle lors de la remontée des péridotites |
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1. Quel est le rôle principal de différencier les types de dorsales en lentes ou rapides ?
2. Quelle est la principale différence structuralle entre une dorsale lente et une dorsale rapide ?
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Dorsale lente — caractéristique ?
Vitesse d’expansion d’environ 2,5 cm/an, bombement axial, péridotites du manteau.
Dorsale lente — caractéristique?
Vitesse d'expansion ~2,5 cm/an, bombement axial
Fonctionnement de la dorsale — mécanisme ?
Fusion partielle du manteau par décompression lors de la remontée.
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