5-Zones de divergence et accrétion

Dossier 2 - Conditions de la fusion de la péridotite

Document 2.1 - État physique de la péridotite en fonction de la température et de la pression

Un échantillon de péridotite est soumis à des pressions et températures variées au sein d'une presse à enclume de diamant. On note l'état physique (solide ou liquide) et, le cas échéant, la proportion de roche fondue (exprimée en % dans le graphique).

  • solidus (un) : "courbe" représentant les conditions PT de fusion commençante
  • liquidus (un) : "courbe" représentant les conditions PT de fusion finissante

Source : livre de SvT de 1eS (Nathan 2001) page 325

Le domaine "solide + liquide" est un mélange de cristaux et de roche fondue (une "bouillie cristalline"), dans des proportions variables (de 0 à 100 % de chaque).

Piste d'exploitation

  1. Pour faire fondre un morceau de péridotite, est-il forcément nécessaire de le chauffer ?

Document 2.2 - Variation de la température avec la profondeur

Le géotherme représente la variation de la température en fonction de la profondeur dans le globe. On l'a mesuré à l'aplomb de l'axe d'une dorsale (jaune), 100 km plus loin (bleu) et sur un continent (rouge).

La pression régnant aux diverses profondeurs est indiquée en gigaPascals (1 Pa = 10-5 bars).

Piste d'exploitation

  1. Les conditions PT (pression et température) à l'axe d'une dorsale permettent-elles la fusion de la péridotite ?

Source : livre de SvT de 1eS (Nathan 2001) page 325 (Nathan 2011 doc. 2 page 168)

Coup de pouce

Document 2.3 - Fusion (partielle) de la péridotite

À l'échelle des minéraux

 

Les cristaux commencent à fondre au niveau des joints entre les grains. Le liquide s'échappe ensuite plus ou moins rapidement selon la porosité.

pas de fusion fusion partielle (détail)  

Ces deux micrographies sont des lames minces de péridotite observées en LPA.

Les grossissements sont différents.

Source : www.ipgp.fr/~mevel/UElith_ocean2013Mevel1.pdf

Composition du "magma" obtenu par fusion plus ou moins complète de la péridotite

Des échantillons de péridotite broyée sont chauffés à des températures croissantes afin d'obtenir une fusion partielle de 5 à 40 % ; la composition minéralogique du matériel fondu (magma) est analysée et comparée à celle de la péridotite initiale (avant fusion) et à celle d'un basalte océanique.

Composition minéralogique (en %)
Minéral Péridotite initiale Liquide résultant de la fusion de la péridotite
(selon la proportion de roche fondue)		 Basalte océanique
5 % 15 % 20 % 25 % 30 % 40 %
SiO2 44,9 47 48 48,6 50,1 50,5 51,6 48
Al2O3 3,2 15,7 13,2 12,8 11,8 10,5 7,8 14,3
Fe2O3 8,6 13,9 12,1 8,9 8,3 8,9 8,4 11
MgO 40 10,4 12 15,4 18,8 19,2 23,9 12
CaO 3 9,2 12,6 13,2 10,1 9,9 7,4 12
Na2O 0,2 2,6 1,5 1,1 0,8 0,9 0,8 2,2
K2O 0,1 1,2 0,6 0,1 0,1 0,1 0,1 0,5

Source : http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=978

Pistes d'exploitation

  1. Quelle doit être la proportion de fusion d'une péridotite pour que le "jus" obtenu ait la composition d'un basalte ?
  2. Comment se fait-il que le "jus" obtenu en faisant fondre de la péridotite ait une composition différente selon la proportion de liquide obtenu ?
Coup de pouce

Modélisation de la fusion partielle

Aspect de la roche selon la proportion de cristaux fondus

Source : http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=1736

Conséquences de la fusion partielle d'une roche

Un échantillon de roche, constituée de trois types de minéraux a, b et c, est chauffée jusqu'à ce que la fusion débute.

1) Aspect de la roche avant la fusion.

2) La fusion commence.
(le liquide est représenté en vert).

3) La fusion partielle est plus avancée ; le liquide s'échappe du résidu solide.

4) Le liquide a entièrement disparu, formant un magma.
Le résidu solide est de nouveau entièrement cristallisé.

Source : livre de SvT de 1eS (Didier 2001) page 78