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Introduction à la géologie - 4e éd.

De
228 pages

L'étude des forces et des mouvements animant notre planète (tectonique des plaques, volcanisme, etc.) constitue la géodynamique. Cette approche de la géologie consiste à décrire les phénomènes, mais surtout à les comprendre. La particularité pédagogique de cet ouvrage c'est que le cours, qui décrit les grands concepts de la géodynamique, est complété par des exemples naturels (Hawaii, Mer Rouge, Taiwan, le rift de Corinthe, les Antilles, marge de Norvège, ophiolites d'Oman...) décrits dans une quarantaine de fiches placées à la fin de chaque chapitre. Cette nouvelle édition présente des fiches supplémentaires sur certains contextes géodynamiques remarquables : points chauds, ophiolites de Nouvelles Calédonie,....

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2.1
ChapitreII
Océan et continent
LA FABRICATION DE LA CROÛTE AUX DÉPENS DU MANTEAU
Quellesoitocéaniqueoucontinentale,lacroûteterrestreestproduiteà partirdumanteausoitparserpentinisation(§2.2),soitparfusionpartielle. Lafusionpartielleetprogressivedesminérauxdelapéridotitedonneen effetnaissanceàdumagma(delarochefondue),quivaformerouenrichir lacroûte.Or,pourfairefondreunepéridotite,lanaturedisposedeplusieurs méthodes(fig.2.1),quelonpeuténumérerdelafaçonsuivante: a)Faire chuter la pression dans le manteau à température quasi constante (fig.2.1Acas1a).Celaseproduitencasderemontéedespéridotitesdans leszonesdedivergencelithosphérique.Là,lesrochesdelasthénosphère oudumanteaulithosphériquemigrentverslasurfacesansavoirletemps deserefroidirentransmettantdelachaleuraumilieuenvironnant.Cette montée,quiseffectueàdesvitessesdelordreducentimètreoudela dizainedecentimètresparan,apoureffetunebaissedepressionsans importantechutedetempérature,etlapéridotitecommencealorsà fondreetàproduireunmagmadecompositionbasaltique.Leliquidede fusionestmoinsdensequelarocheencaissante,notammentàcausedu changementdelétatsolideàlétatliquide.Ilchemineverslasurfaceet, danslecasdune«dorsaleocéanique»(fig.2.2),unepartiesaccumule ©DunodLaphotocopienonautoriséeestundélit.
42
II Océan et continent
dansun«réservoirmagmatique»situéàlaxedeladorsale,cristallisesur placeetdonneainsinaissanceàdesgabbros(desroches«grenues»,cest-à-direentièrementcristallisés,ayantlamêmecompositionchimiqueque lesbasaltes).Commelinjectiondenouveaumagmaparlebasestperma-nente,lacompositionchimiqueducontenuduréservoirchangepeu,et cesonttoujoursdesgabbrosquicristallisentàmesurequelesplaques sécartent.Unepartdumagmamontetoutefoisversleplancherocéanique sansavoirséjournélongtempsdanslachambremagmatiqueetsefige avantcristallisationcomplètesouslaformedefilonsinjectéslesunsdans lesautres(cestlecomplexefilonien)etdetubessuperficiels,lesunsetles autresconstituésdebasaltes(§2.2). Ainsiseformelacroûte océanique basaltiqueparfusionanhydredes rochesdumanteau(cest-à-diresansinterventiondeau).Cettepremière méthodetoutefoisn’estefficacequesilamontéedelapéridotiteest relativementrapide;sinonlarochealetempsdeserefroidirpendantson voyageverslasurface,etlaquantitédemagmaextraiteestdiminuée (cas1bdelafig.2.1A).Finalementlesrochescrustalesdelocéanfabri-quéesdecettefaçon(lesgabbrosetlesbasaltes)contiennentjusquà50% desilice(SiO2),leurfusionparteillenneoralqusleepésodiretitvastna contiennentque40%.Lafusionpartielleagitdonc,onlevoit,comme «pompeàsilice»vis-à-visdumanteau.Ajoutonsquunphénomène comparablequoiquedampleurmoindre(lafusionpartielledespéridotites pardécompressionàtempératureconstante)seproduitaussisousles déchirurescontinentales(lesrifts)quiprécèdentl’ouvertureocéanique (cf..IVchap)3.4§,. b)Opérer à partir d’un manteau dont la température est anormalement élevéeréplesandmeomal,)a§(tnedéciellpartionfuslaeedeccsac.En péridotiteestanhydre.Maiselleestconsidérablementfacilitéeparla températureélevée(ligne2delafig.2.1A)etlesproduitsdelafusion sontdecefaitbeaucoupplusabondants.Lacroûteocéaniquesépaissit alorsjusquà15ou20km,commesouslIslandeaujourdhui.Ilsagit toutefoisdunphénomèneexceptionnel(chap.IV,§4.2). c)Sans faire chuter la pression ni élever la température, introduire de l’eau en profondeur dans les terrains mantelliquespératureeciqu,ruelmetiabaess defusion(fig.2.1B).Encecas,leauestapportéeparuneplaqueocéanique «plongeante»sousuneautreplaque,dite«chevauchante».Laplaque plongeante(cest-à-direenvoiedesubduction,fig.1.4)transporteavec ellebeaucoupdeauricheenélémentsalcalinshéritéedesonlongcontact aveclocéan,piégéedanslessédimentsoudansdesminérauxproduits
1600
40
80
120
PAS DE FUSION PARTIELLE
km
FUSION PARTIELLE ANHYDRE
1
t °C GPa
A
3
4
2
B
120
PAS DE FUSION PARTIELLE
1100
1000
1200
80
1400
1500
1300
FUSION PARTIELLE HYDRATÉE
1600
2
1
4
3
40
km
2
900
1
t °C GPa
900
1200
1b
1100
1000
1a
1300
1400
1500
Figure 2.1 Diagramme de la fusion hydratée et anhydre des péridotites du manteau supérieur. A:zones de divergence lithosphérique (fusion anhydre); 1a: sans perte de chaleur; 1b: avec perte de chaleur. B:zones de convergence lithosphérique (fusion hydratée). Dans les condi tions où la pression de vapeur d’eau égale la pression totale (B), le champ de fusion partielle des péridotites est beaucoup plus vaste que dans les conditions anhydres (A). D’après J. KORNPROBST, 1989. Interactions entre pétrologie et tectonique des plaques. In:Terre 88, Biologiegéologie. Association des professeurs de biologie et géologie de l’enseignement public, Paris, N° 2bis, 202 p.