Les mécanismes de renouvellement de la lithosphère au niveau des dorsales
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Comprendre comment la lithosphère océanique est renouvelée au niveau des dorsales.
- Le magmatisme des dorsales est lié à une remontée de matériel mantellique qui, du fait de la décompression et de son hydratation, subit une fusion partielle.
- Il en résulte la formation d'un magma basaltique et la formation d'une péridotite résiduelle.
- Le taux de fusion partielle du manteau détermine la nature chimique de la croûte océanique.
Les dorsales sont le siège d’une activité volcanique intense et continue. Des mesures de réflexion sismique montre l’existence d’une chambre magmatique à l’aplomb de l’axe de la dorsale d’où pourrait provenir le magma à l’origine de la croûte océanique.
Le manteau supérieur situé juste sous la
croûte océanique est composé de
péridotites, roche de couleur verte,
cristallisée riche en olivine et
pyroxènes.
Des expériences faites en laboratoire permettent
d'étudier le comportement de ces
péridotites en fonction des conditions de pression
et de température. Le résultat se
traduit par un diagramme pression-température sur
lequel apparaissent deux courbes, le solidus et le
liquidus, qui séparent différents domaines
(Document 1).

Le solidus sépare le domaine où la roche est entièrement solide de celui où elle commence à fondre (en bleu). Le liquidus sépare ce dernier de celui où la roche est entièrement fondue (en jaune).
Un tel diagramme montre que la péridotite peut
passer à l'état partiellement fondu soit
lors d’une augmentation de température
à pression constante, soit lors d’une
diminution de la pression à température
constante (c'est la décompression adiabatique).
L’hydratation de la roche est un
élément favorable à sa fusion.
A l'aplomb des dorsales on détecte la
présence d'asthénosphère proche de
la surface, alors que sa profondeur normale est d'environ
100 km. Cette remontée de
l'asthénosphère, due à des
courants de convection du manteau, permet la
décompression adiabatique de la roche. La
présence d’eau infiltrée dans la
roche va permettre d’atteindre les conditions de
température et de pression favorables à la
fusion partielle de la péridotite (Document
1B). Cette fusion partielle est à l'origine d'un
magma primaire.
La péridotite qui fond est appelée
roche-mère ; la fusion partielle de cette
roche s'accompagne d'une différenciation chimique.
En effet, les minéraux ne fondent pas tous
à la même température. Certains
éléments chimiques vont donc passer
préférentiellement dans le liquide de
fusion alors que d'autres, dits réfractaires,
restent dans la partie non fondue.
La composition chimique du magma primaire
dépend donc du taux de fusion des
péridotites qui est de l'ordre de 20% sous les
dorsales. Il conduit alors à la formation d'un
magma de composition basaltique ainsi qu'à la
formation d'une péridotite résiduelle
appauvrie à l'origine de la partie mantellique de
la lithosphère océanique. Ce magma remonte
vers la surface et donne naissance, après
refroidissement, à la croûte
océanique.
Il existe deux types de dorsales : les dorsales
« lentes », situées dans
l'Atlantique, dont le taux d'accrétion est
inférieur à 5 cm par an, et les dorsales
« rapides », situées dans le
Pacifique, dont le taux d'accrétion dépasse
les 5 cm par an.
Dans le premier cas, le taux de fusion partielle est
inférieur à 10 % alors qu’il est de
30 % dans le cas des dorsales rapides. Ainsi, suivant le
type de dorsale, la composition chimique de la
croûte océanique sera différente.
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