QCM : Métamorphisme et dynamique des plaques (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. À une certaine profondeur, la péridotite passe d’un comportement rigide et cassant à un comportement ductile lorsque la température atteint environ quelle valeur ?

Une température variable liée au changement de roche
Environ 1 500 °C
Environ 1 000 °C
Environ 1 300 °C

Environ 1 300 °C

Explication

La limite lithosphère-asthénosphère correspond à l’isotherme de 1 300 °C : la péridotite est rigide et cassante au-dessus, puis ductile au-dessous. Les valeurs de 1 000 °C et 1 500 °C déplacent l’isotherme, tandis que le changement de comportement ne correspond pas à un changement de roche.

2. Une région présente une dorsale océanique, tandis qu’une autre montre une faille transformante où deux plaques coulissent. Quels mouvements sont associés à ces deux structures, dans cet ordre ?

Divergence puis coulissage
Divergence puis convergence
Convergence puis coulissage
Coulissage puis divergence

Divergence puis coulissage

Explication

Les dorsales océaniques sont associées à la divergence, tandis que les failles transformantes correspondent au coulissage. La convergence est liée aux zones de subduction et aux chaînes de montagnes, et non aux structures décrites.

3. Des balises fixes réparties sur une plaque sont suivies par satellite ; quelle information ces mesures GPS fournissent-elles directement ?

La polarité magnétique des basaltes sous-jacents
L’âge et l’épaisseur des sédiments océaniques
La position des dorsales sans mesure de déplacement
Le sens et la vitesse du déplacement en temps réel

Le sens et la vitesse du déplacement en temps réel

Explication

Le suivi satellitaire des balises permet de déterminer en temps réel le sens et la vitesse du déplacement des plaques, avec une précision de l’ordre du millimètre. L’âge des sédiments et la polarité des basaltes relèvent d’indices géologiques, tandis que la simple position d’une dorsale ne mesure pas le déplacement.

4. De part et d’autre d’une dorsale, une carte montre des bandes magnétiques positives et négatives alternées et symétriques ; quelle conclusion ces bandes appuient-elles ?

La croûte se forme à la dorsale puis s’écarte d’un seul côté
La croûte se forme à la dorsale puis s’écarte des deux côtés
La croûte se forme loin de la dorsale puis converge vers elle
Les sédiments s’épaississent symétriquement sans déplacement de la croûte

La croûte se forme à la dorsale puis s’écarte des deux côtés

Explication

L’alternance symétrique des anomalies magnétiques de part et d’autre de la dorsale indique que la croûte océanique s’y forme puis s’écarte dans les deux directions. Une formation d’un seul côté ne rendrait pas compte de la symétrie, et l’épaisseur des sédiments n’explique pas les bandes magnétiques.

5. Que désigne le flux géothermique surfacique ?

La vitesse à laquelle la chaleur se déplace dans le manteau par convection
La température moyenne des roches mesurée à la surface des continents
La quantité d’énergie interne terrestre libérée par conduction à travers une surface
La quantité de magma produite par unité de surface au niveau d’une dorsale

La quantité d’énergie interne terrestre libérée par conduction à travers une surface

Explication

Le flux géothermique surfacique correspond à l’énergie d’origine interne que la Terre libère en surface par conduction. La production de magma peut être liée à des régions chaudes, mais elle ne définit pas ce flux.

6. Quelle épaisseur caractérise la croûte océanique formée aux dorsales rapides ?

De 20 à 25 km, avec des gabbros au-dessus de péridotites.
De 10 à 12 km, avec des basaltes au-dessus de péridotites.
De 6 à 8 km, avec des basaltes au-dessus de gabbros.
De 1 à 5 km, avec des gabbros au-dessus de basaltes.

De 6 à 8 km, avec des basaltes au-dessus de gabbros.

Explication

Aux dorsales rapides, la croûte océanique mesure 6 à 8 km et comprend des basaltes reposant sur des gabbros, eux-mêmes au-dessus du manteau péridotitique. Une épaisseur de 1 à 5 km ne correspond pas à la structure indiquée pour ces dorsales.

7. Quel rôle joue l’infiltration de l’eau de mer dans les failles des dorsales lentes ?

Elle entraîne la remontée de péridotite et provoque sa fusion partielle par décompression.
Elle refroidit le magma en profondeur et favorise la formation de gabbros dans la croûte.
Elle augmente l’épaisseur de la croûte en déposant des sédiments dans le rift axial.
Elle se réchauffe au contact des roches profondes, remonte et est expulsée par des cheminées hydrothermales.

Elle se réchauffe au contact des roches profondes, remonte et est expulsée par des cheminées hydrothermales.

Explication

L’eau de mer infiltrée dans les failles se réchauffe au contact des roches profondes, puis remonte et ressort par des fumeurs noirs. La fusion partielle par décompression est liée à la remontée de péridotite chaude, et non au rôle de cette circulation hydrothermale.

8. En quoi le métagabbro se distingue-t-il du gabbro initial lors du métamorphisme hydrothermal de la croûte océanique ?

Ses minéraux sont transformés par l’eau chaude, tandis que la composition chimique globale change peu.
Il perd une grande partie de sa silice sous l’effet de la pression et devient une roche magmatique.
Ses minéraux fondent puis recristallisent, ce qui modifie fortement la composition chimique globale.
Il se refroidit plus vite en surface et acquiert une texture microlitique sans changement minéralogique.

Ses minéraux sont transformés par l’eau chaude, tandis que la composition chimique globale change peu.

Explication

La circulation d’eau de mer chaude transforme les minéraux du gabbro en métagabbro tout en préservant presque la composition chimique globale de la roche. Une fusion suivie d’une recristallisation correspondrait à un passage par le magma, alors que le métamorphisme se produit à l’état solide.

9. En vieillissant et en refroidissant loin de la dorsale, pourquoi la lithosphère océanique devient-elle plus susceptible de plonger en subduction ?

Sa croûte océanique s’épaissit, ce qui accroît sa densité moyenne jusqu’à pouvoir dépasser celle de l’asthénosphère.
Son manteau lithosphérique se réchauffe, ce qui le rend plus rigide et lui permet de traverser l’asthénosphère.
Ses basaltes et gabbros se transforment en roches moins denses, ce qui facilite leur enfoncement dans l’asthénosphère.
Son manteau lithosphérique s’épaissit, ce qui accroît sa densité moyenne jusqu’à pouvoir dépasser celle de l’asthénosphère.

Son manteau lithosphérique s’épaissit, ce qui accroît sa densité moyenne jusqu’à pouvoir dépasser celle de l’asthénosphère.

Explication

En refroidissant, l’isotherme de 1 300 °C s’abaisse et une partie de l’asthénosphère devient du manteau lithosphérique rigide, ce qui épaissit le manteau lithosphérique et augmente la densité moyenne de la plaque. L’épaisseur de la croûte ne change pas avec ce mécanisme : l’épaississement concerne le manteau lithosphérique.

10. Pour repérer sur une coupe sismique la plaque plongeante dans une zone de subduction, quelle disposition des séismes faut-il rechercher ?

Des séismes alignés sur un plan incliné sous la fosse, correspondant au plan de Wadati-Benioff
Des séismes concentrés sur une bande horizontale sous l’arc volcanique
Des séismes alignés le long d’un plan incliné au-dessus de la fosse
Des séismes répartis dans une zone verticale sous la dorsale voisine

Des séismes alignés sur un plan incliné sous la fosse, correspondant au plan de Wadati-Benioff

Explication

La plaque océanique qui plonge produit des séismes distribués selon un plan incliné, appelé plan de Wadati-Benioff. Une concentration horizontale sous l’arc ne représente pas la géométrie inclinée de la plaque en subduction.

11. Quelles transformations des roches de la croûte océanique libèrent de l’eau au cours de la subduction ?

La transformation des péridotites du manteau en roches riches en plagioclase
La formation du schiste bleu puis de l’éclogite à partir de roches hydratées
La formation du métagabbro à hornblende puis du schiste vert par hydratation
La fusion complète des basaltes et des gabbros dans la plaque plongeante

La formation du schiste bleu puis de l’éclogite à partir de roches hydratées

Explication

À mesure que la pression augmente, la transformation du schiste vert en schiste bleu, puis du schiste bleu en éclogite, déstabilise des minéraux hydroxylés et libère de l’eau. La formation de la hornblende et du schiste vert correspond au contraire à des réactions d’hydratation.

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Mémorisez les réponses avec 10 flashcards sur Métamorphisme et dynamique des plaques.

De quoi la lithosphère terrestre est-elle constituée ?

De la croûte océanique ou continentale et de la partie supérieure du manteau, composée de péridotite.

À quelle température se situe la limite entre lithosphère et asthénosphère ?

À l’isotherme de 1 300 °C.

Que mesurent les techniques GPS par satellite pour suivre les plaques ?

Le sens et la vitesse de leurs déplacements, en temps réel et avec une précision millimétrique.

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