5-Zones de divergence et accrétion

Dossier 3 - Évolution des roches de la lithosphère océanique

Document 3.1 - La circulation hydrothermale

L'eau de mer, sous forte pression, percole dans la lithosphère en pénétrant par les fissures. Des échanges d'ions peuvent alors avoir lieu entre l'eau de mer et les minéraux des roches.

Au départ froide (de 2 à 5 °C), l'eau de mer se réchauffe rapidement à la faveur de la chaleur élevée sous la dorsale et s'échappe dans des évents (ou fumeurs), véritables sources hydrothermales sous-marines.

Cette température élevée favorise les échanges et les réactions chimiques au sein des roches qui se transforment alors progressivement : c'est le métamorphisme.

Les modifications (structurales, minéralogiques, chimiques) d'une roche se font à l'état solide.

Sources : https://youtu.be/XRHm9HPe1BQ, livre de SvT 1eS Didier 2001 page 83

Document 3.2 - Transformation d'un gabbro en métagabbro

À l'échelle des minéraux

Cette micrographie représente une lame mince d'un métagabbro (c'est-à-dire un gabbro métamorphisé) observé au microscope en LPNA. Survolez l'image pour voir la même lame en LPA.

  • LPNA : lumière polarisée non analysée (ou "lumière naturelle")
  • LPA : lumière polarisée analysée

Source : http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/Infosciences/Geodynamique/Mouvements-plaques/Metamorphisme/Articles/metagabbro.htm

Trois minéraux sont observables dans la moitié gauche de la photographie, du centre vers la périphérie : un pyroxène entouré d'une amphibole brune (la hornblende), elle-même entourée de feldspaths plagioclases.

Pistes d'exploitation

  1. Représenter sous forme de croquis les contours de ces trois minéraux.

Vous pouvez également télécharger la micrographie (clic droit) et tracer des contours avec un logiciel de dessin ou de ttx.

  1. Retrouver une association de minéraux similaire dans la lame proposée. Appeler le Professeur.

Composition chimique des minéraux

Minéraux Composition chimique des minéraux

Pyroxène (le)

Ca(Fe,Mg)Si2O6

Feldspath plagioclase (le)

(Na,Ca)AlSi3O8

Hornblende (la)

(Ca,Na)2(Mg,Fe)4Al(Si7Al)O22(OH)2

Chlorite (la)

(Mg,Al,Fe)6(Si,Al)4O10(OH)8

Source : http://www.zpag.net/Mineraux/

Composition minéralogique des roches

Symbole à utiliser Nom des roches Composition minéralogique

G

Gabbro (le)

Pyroxène, Feldspath plagioclase

MGh

Métagabbro à Hornblende (le)

Pyroxène résiduel, Feldspath plagioclase, Hornblende

MGc

Métagabbro à Chlorite (le)

Pyroxène résiduel, Feldspath plagioclase, Chlorite, Actinote

Réactions métamorphiques

Si la pression et/ou la température varient, un minéral peut se transformer en un autre au cours d'une réaction chimique. On dit que la roche résultante est une roche métamorphique. Deux exemples de réactions métamorphiques :

Pistes d'exploitation

  1. Trouver deux arguments qui corroborent l'équation (1), en vous inspirant des formules chimiques et de la micrographie.
  2. Montrer que cette réaction n'a pas été totale dans le métagabbro de la micrographie.

Document 3.3 - Diagramme pression température et domaines de stabilité des minéraux

  • domaine de stabilité d'un minéral : ensemble des conditions PT (pression/température) pour lesquelles un minéral ne se transforme pas en un autre
  • solidus (un) : cette ligne correspond aux conditions PT permettant le début de la fusion de la roche

La pression augmente avec la profondeur, de façon proportionnelle.

Piste d'exploitation

  1. En utilisant le diagramme PT, déterminer les variations de la température et/ou de la pression qui ont permis la transformation du gabbro en métagabbro.

Document 3.5 - Isothermes sous une dorsale

Pistes d'exploitation

  1. Vérifier que ces conditions PT existent sous une dorsale avec le document ci-contre.

Les flèches rouges symbolisent la montée de magma.

  1. En supposant que le métagabbro ait été prélevé à 2000 km de l'axe d'une dorsale ayant une vitesse d'expansion de 10 cm.an-1, calculer la durée (maximale) de transformation du gabbro.

Source : livre de SvT (Didier 2001)