Le renouvellement de la lithosphère

Schéma du renouvellement de la lithosphère

Schéma bilan

 

 

On repère le plan de Wadati-Benioff qui permet de matérialiser le plongeon de la lithosphère océanique rigide, cassante et dense, dans l’asthénosphère sous-jacente plus ductile. Les petites vagues bleues représentent l’olivine de la péridotite, la roche du manteau. Les traits de la plaque lithosphérique au niveau du manteau lithosphérique représentent toujours de la péridotite mais, si elle est représentée avec des traits c’est parce qu’elle a un comportement cassant. On se focalise sur cette subduction marquée à sa surface par une bathymétrie très profonde : la fosse. C’est un relief négatif qui permet de délimiter les deux plaques en présence :

– la plaque lithosphérique océanique chevauchante (PLOCh) 

– la plaque lithosphérique océanique subduite (PLOS), celle qui plonge.

On rappelle la présence de foyers sismiques : les foyers superficiels (en jaune, vus avec Sismolog), les foyers intermédiaires (en rouge) et les foyers profonds (en noir).

Il y a la présence d’arc volcanique sur la plaque chevauchante. L’arc émerge au niveau de l’océan.

La flèche rouge représente le moteur de la subduction : la densité. La lithosphère océanique plonge car elle est très dense. Elle est plus dense car elle est très épaisse, elle a vieilli. Comparativement à la lithosphère océanique qui ne plonge pas, qui est chevauchante, on a une lithosphère fine (100 km d’épaisseur). Elle est peu épaisse et peu dense donc elle reste en surface de l’asthénosphère. On pourrait dire qu’elle flotte mais attention l’asthénosphère reste solide. La fosse est un relief très négatif (plus de 10 km pour la fosse des Mariannes). La plaine abyssale est en moyenne à – 5 000 m.

L’isotherme 1 300° C qui délimite le manteau lithosphérique du manteau asthénosphérique est plus haut à droite du schéma car on a une très jeune plaque lithosphérique océanique. Elle est très fine (un peu comme la plaque chevauchante de gauche) car elle est près du lieu où elle naît.

La plaque lithosphérique océanique naît au niveau d’une dorsale. Au niveau de cette dorsale, on a création à la fois de croûte océanique mais aussi de manteau lithosphérique. Plus on s’éloigne de la dorsale, plus le manteau lithosphérique s’épaissit au dépend du manteau asthénosphérique, jusqu’à atteindre un point où il est tellement dense qu’il plonge.

Renouvellement de la lithosphère : dorsales et fusion

Dorsales et fusion

 

Au niveau de la dorsale, on a donné la valeur de 2 500 m, ce qui est à peu près la valeur de la profondeur entre le sommet de la dorsale et la surface de l’eau. On voit que c’est deux fois moins que les plaines abyssales. Pourquoi ? Adolphe Nicolas parlait de montagnes sous la mer. La dorsale est une véritable montagne sous la mer. Ici, on a exposé deux types de dorsales :

 

 

– Les dorsales dites lentes comme la dorsale médio-atlantique, au milieu de l’Atlantique. On l’appelle dorsale lente car la vitesse de divergence (ou vitesse d’expansion) est estimée à environ 2 cm par an.

– Les dorsales dites rapides comme la dorsale est-Pacifique qui a un taux d’expansion de 10 cm par an.

 

On remarques que ces deux dorsales n’ont n’ont pas la même forme :

– Celle qui est lente présente un gros fossé d’effondrement avec une croûte océanique relativement peu épaisse car le magma est alimenté par salves. La chambre ou les lentilles magmatiques ne sont pas alimentées en continu donc il y a une croûte très faible en épaisseur.

– Les dorsales rapides ont des lentilles magmatiques qui fonctionnent en continu et donc une production de magma.

 

En refroidissant ce magma donne des roches magmatiques :

– En profondeur, on a les roches magmatiques plutoniques : les gabbros.

– En surface, on a les roches magmatiques volcaniques : les basaltes.

On remarque aussi les dépôts, les sédiments, puisqu’on est dans l’eau et que les roches sédimentaires se déposent. Il est logique que les sédiments verts soient au-dessus des oranges puisqu’ils sont plus récents.

 

Comment expliquer que le manteau asthénosphérique, par fusion partielle, donne de la croûte et son résidu, le manteau lithosphérique ?

 

 

On observe la température et la profondeur. On voit la droite du solidus. À droite de cette droite, la péridotite est un mélange solide/liquide. À gauche, elle est uniquement solide.

En bleu, on a tracé le géotherme moyen océanique. Plus on va en profondeur, plus la température augmente, mais ce géotherme ne recoupe jamais le solidus. Donc la péridotite peut évoluer en comportement, elle peut être ductile (comme lorsqu’elle se rapproche du solidus) mais elle reste toujours solide.

Par contre, au niveau des dorsales, le géotherme (en rouge) est différent. On voit qu’il n’a pas la même forme que le bleu. Au niveau des dorsales, la péridotite asthénosphérique (du bas vers le haut) remonte plus vite qu’elle n’a le temps de refroidir. C’est ce qu’on appelle une décompression adiabatique (si on remonte, la pression diminue) mais elle remonte plus vite qu’elle n’a le temps de refroidir et elle coupe la droite du solidus. On a donc une fusion partielle (environ 20 %) qui donne du magma et donc les roches magmatiques de la croûte océanique : les plutoniques en profondeur (gabbros) et en surface les basaltes sous forme de coussins (pillow lava).