La tectonique des plaques

[invite04aae610]

Bonjour !
J'ai très prochainement un contrôle de géologie sur la tectonique des plaques, l'expansion océanique...etc, et j'ai deux questions sur des éléments que je n'ai pas bien compris :

1) L'asthénosphère remonte, ce qui entraine la fusion partielle des péridotites et leur décompression, et ainsi l'amincissement de "l'ancienne"lithosphère océanique et la formation d'une nouvelle lithosphère océanique composée de gabbros et de basaltes. Ma question est :
" Quelles sont les phénomènes qui provoquent la remontée de l'asthénosphère? "

2) Au niveau des zones de subduction et des fosses océaniques, la lithosphère plonge dans le manteau et l'asthénosphère, en suivant la trajectoire du plan de Wadatti Benioff. Ma question est :
" Que deviennent les roches basaltiques et les gabbros de la lithosphère ? Sont-ils "transformés" en péridotites ? "

Je vous remercie d'avance pour vos éventuelles réponses...

tpe.vinyl
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[Tawahi-Kiwi]

Salut,

1) " Quelles sont les phénomènes qui provoquent la remontée de l'asthénosphère? "

D'un point de vue global, ce sont les cellules de convections du manteau. La source de chaleur etant situee en profondeur, cette chaleur est evacuee vers l'exteireur par transport massique, ce qui implique le deplacement de manteau. Ces remontees auraient entre autres lieu au niveau des dorsales (alors que les branches descendantes sont plutot associees aux zones de subduction).

Dans un contexte local, l'ouverture des rifts medio-oceaniques (eventuellement cause par la subduction) laisse un vide qui est comble par le seul materiel plastique present, le manteau asthenospherique.

2) " Que deviennent les roches basaltiques et les gabbros de la lithosphère ? Sont-ils "transformés" en péridotites ? "

Les basaltes et les gabbros qui forment la partie superieure de la lithosphere oceanique* sont fortement alteres. Apres plusieurs millions d'annees au fond des oceans, ils sont considerablement hydrates par l'eau de mer et les sources hydrothermales. Lorsqu'ils arrivent dans les zones de subduction, la pression augmente fortement, la temperature legerement. C'est du metamorphisme HP-BT (Haute pression - basse temperature) caracterise par des facies de schistes bleus/eclogites.

(basaltes et gabbros ayant la meme composition, en contexte de metamorphisme, il y a peu de difference entre les deux roches)

Ces roches vont passer au travers de toute une serie de reactions metamorphiques qui les amenes de gabbro (ou basalte) alteres, a schistes verts, schistes bleus, puis finalement eclogites. Ces eclogites sont le produit final de la subduction (>50km de profondeur); dans le cas des gabbros/basaltes, elles sont composees de grenat + pyroxene (different des peridotites (olivine+pyroxenes)) et continuent leur chemin dans le manteau inferieur.

Bien qu'on ne sache pas en detail ce qu'il arrive a ces eclogites d'ultra haute pression (UHP) sur le long terme, on a des preuves geochimiques que les laves qui sont emises au niveau des points chauds (Hawaii, Reunion) ont un lien avec ces eclogites profondes.


*Dans le detail, la lithosphere oceanique est composee de trois grandes parties, les sediments en surface, basaltes et gabbros formant la croute proprement dite et les peridotites serpentinisees formees par le refroidissement du manteau. Lors de la subduction, les sediments vont aussi au travers de ce metamorphisme HP-LT mais finissent par fondre au stade eclogite, participant au magmatisme d'arc (Indonesie, Japon). Basaltes & gabbros hydrates principalement perdent de l'eau et des alcalins durant la subduction. Les serpentinites perdent leur eau pour redevenir des peridotites.

T-K

[invite04aae610]

Bonjour !

Je vous remercie pour votre aide, qui m'aidera je pense à mieux comprendre !

Bonne soirée.

[invitec525e9cc]

Je te remercie, je faisais une recherche à ce sujet et les réponses me conviennent pour rédiger mon devoir.
En tout cas tu détails très bien les choses

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite04aae610]

Bonjour !

Désolée de vous déranger à nouveau mais j'ai encore une dernière question.
Ces mouvements de convection qui font remonter l'asthénosphère sont donc dus aux éléments radioactifs contenus dans les roches qui dégagent de la chaleur.

Ma question est : Est-ce parce que l'asthénosphère, qui a ainsi une température plus élevée du fait de cette chaleur, est moins dense, qu'elle remonte ?

Merci d'avance...

[Tawahi-Kiwi]

Ces mouvements de convection qui font remonter l'asthénosphère sont donc dus aux éléments radioactifs contenus dans les roches qui dégagent de la chaleur.

Elements radioactifs; chaleur d'accretion initiale et cristallisation du noyau sont les trois sources de chaleurs, chacune non negligeables.

Ma question est : Est-ce parce que l'asthénosphère, qui a ainsi une température plus élevée du fait de cette chaleur, est moins dense, qu'elle remonte ?

Oui, la convection mantellique suit le meme principe qu'une casserole d'eau chaude. La source de chaleur est au fond et la matiere chauffe (tres legerement moins dense) remonte selon des courants verticaux pour evacuer sa chaleur en surface.

T-K

[invitead253c2a]

Ma question est : Est-ce parce que l'asthénosphère, qui a ainsi une température plus élevée du fait de cette chaleur, est moins dense, qu'elle remonte ?

oui, les mouvements géologiques sont gouvernés par la gravité. Autre exemple : une chaîne de montagne n'existe que parce qu'elle est poussée par en dessous (les montagnes ne jouent pas à saute mouton...)

[Tawahi-Kiwi]

Autre exemple : une chaîne de montagne n'existe que parce qu'elle est poussée par en dessous (les montagnes ne jouent pas à saute mouton...)

Ca c'est plus limite; les montagnes existent grace a l'equilibre isostatique. Je ne suis pas sur que pousser par en dessous est l'expression la plus appropriee. Le fait est qu'une chaine de montagnes est sembable a un iceberg; quelques kilometres en surfaces, plusieurs dizaines en profondeur.

T-K

[Pfhoryan]

La source de chaleur est au fond et la matiere chauffe (tres legerement moins dense) remonte selon des courants verticaux pour evacuer sa chaleur en surface.

Pourquoi dis-tu encore que la source de chaleur est au fond alors qu'elle est surtout dans les premiers 650 km?

[Pfhoryan]

Ca c'est plus limite; les montagnes existent grace a l'equilibre isostatique. Je ne suis pas sur que pousser par en dessous est l'expression la plus appropriee.

Peut-être bien que si:

Karlstrom et al (2011) "Mantle-driven dynamic uplift of the Rocky Mountains and Colorado Plateau and its surface response: Toward a unified hypothesis" Lithosphere, doi:10.1130/L150.1

[Tawahi-Kiwi]

Pourquoi dis-tu encore que la source de chaleur est au fond alors qu'elle est surtout dans les premiers 650 km?

Parce qu'ici, je parlais d'une casserole d'eau chaude .

Dans le cas de la Terre, vu que le noyau avoisine plutot les ~6000 degres et que la surface est plutot de l'ordre de 20ºC....la transfert de chaleur va toujours dans le meme sens. La production de chaleur legerement accrue a 650km (a ma connaissance, uniquement base sur des modeles) revele de la guerre d'ecole entre les partisans du modele a une convection et ceux a deux convections. Le tout etant de savoir exactement ou les slabs subductes finissent leur vie.

Si tu as une reponse definitive sur ce sujet, tu peux ecrire un papier dans Nature ou Science, il y aura des milliers de geologues pret a t'ecouter

T-K

[Tawahi-Kiwi]

Peut-être bien que si:

Karlstrom et al (2011) "Mantle-driven dynamic uplift of the Rocky Mountains and Colorado Plateau and its surface response: Toward a unified hypothesis" Lithosphere, doi:10.1130/L150.1

Disons que ca peut jouer un role, mais a l'exception des cas de delaminations, je ne connais pas de chaine de montagne qui n'a pas son pendant sous terre. Generalement, quand le manteau "pousse" par dessous, ca fait un bassin d'extension, pas une chaine de montagnes (ou alors, c'est tres transitoire).

T-K

[invitead253c2a]

Tawahi-Kiwi, je te suis dans ton raisonnement d'équilibre isostasique.
Mon propos voulait juste tordre le cou à l'idée reçue qu'une chaîne de montagne se met en place quand, je cite "une plaque passe au dessus de l'autre". Ainsi formulée, la phrase tend à instiller (dans l'esprit des élèves par exemple) qu'une force permet à une plaque de "sauter" par dessus une autre, ce qui est une aberration physique. Il est plus juste, pour former les esprits, de dire qu'une plaque "passe" sous une autre car sa densité est plus élevé (donc la force agissante est la gravité). Puis ensuite seulement parler des phénomènes d'équilibre isostatique (l'analogie de l'iceberg est parfaite à ce niveau) et d'orogenèse.

[Tawahi-Kiwi]

Mon propos voulait juste tordre le cou à l'idée reçue qu'une chaîne de montagne se met en place quand, je cite "une plaque passe au dessus de l'autre".

Dans bien des cas, l'expression peut en effet amener la confusion. Les orogenes sont avant tout des collisions, l'une des plaque aimerait passer au dessus (ou en dessous) de l'autre, mais vu leurs densites respectives (toutes deux croutes continentales) et leurs epaisseurs, on obtient une structure geologique complexe que l'on trouve dans tout les grandes chaines de montagnes.

Les seules exceptions que je peux donner a l'idee que tu donnes, sont les subudctions continentales ou une plaque continentale, moins dense que le millieu ambiant, est prise dans une zone de subduction, l'autre plaque (oceanique ou continentale) passe alors au dessus pendant un moment. Neanmoins, on peut rarement parler formation de chaine de montagnes dans ce cas la. Il s'agit d'un phenomene assez localise (dans l'espace et le temps) et de faible amplitude.

T-K

[Pfhoryan]

Parce qu'ici, je parlais d'une casserole d'eau chaude .
Dans le cas de la Terre, vu que le noyau avoisine plutot les ~6000 degres et que la surface est plutot de l'ordre de 20ºC....la transfert de chaleur va toujours dans le meme sens.

Oui, mais ce n'est pas parce que le noyau est le plus chaud que la source la plus importante est dans le noyau, car la surface est plus froide en raison du fait que c'est par là que la chaleur s'échappe (heatsink).

La production de chaleur legerement accrue a 650km (a ma connaissance, uniquement base sur des modeles) revele de la guerre d'ecole entre les partisans du modele a une convection et ceux a deux convections. Le tout etant de savoir exactement ou les slabs subductes finissent leur vie.

D'après Anderson, New theory of the Earth (Edition 2007), La concentration en éléments radioactifs (K, U, Th) décroît rapidement de la croûte supérieure à la croûte inférieure, au manteau supérieur. La production de chaleur ne serait pas accrue à 650 km mais décroîrait de la croûte au manteau. C'est sûr que c'est basé sur une convection pas suffisamment vigoureuse pour homogénéisé le manteau.

Si tu as une reponse definitive sur ce sujet, tu peux ecrire un papier dans Nature ou Science, il y aura des milliers de geologues pret a t'ecouter

Personne n'a de réponse définitive, de même que personne n'a de réponse sur l'origine de la chaleur d'encelade

[Pfhoryan]

Disons que ca peut jouer un role, mais a l'exception des cas de delaminations, je ne connais pas de chaine de montagne qui n'a pas son pendant sous terre.

Ça c'est quand l'équilibre isostatique est atteint, mais le papier ne parle pas de çà. Il montre que la dynamique de l'orogenèse est contrôlée par des courants dans le manteau supérieur. C'est la même chose pour le plateau du tibet, où deux énormes canaux subcrustaux, l'un de plus de 70 km de profondeur, identifiés en imagerie magnétotellurique (Bai et al 20120 Nature Geo 3, p358), contrôle la dynamique actuelle du plateau.

Generalement, quand le manteau "pousse" par dessous, ca fait un bassin d'extension, pas une chaine de montagnes (ou alors, c'est tres transitoire).

Si le manteau qui pousse est très dense, il reste à quelques 100aines de km de profondeur et effectivement ça fait un bassin. Mais si le manteau qui pousse est suffisamment léger pour ne se déployer qu'à proximité de la surface, cela peut faire un arc orogénique autour du bassin d'expansion (ex: Appenins en bordure de la mer Tyrrhénienne), voire un plateau (Tibet, Anatolie).

[invite117cd21f]

Bonjour,
j'ai aussi une question,pourquoi la croute continentale est formée de granites ? j'ai vu que le plancher océanique composé surtout de basaltes se formait par expansion au nivau des dorsales. Mais comment les continents se sont-ils formés ?

[Tawahi-Kiwi]

Oui, mais ce n'est pas parce que le noyau est le plus chaud que la source la plus importante est dans le noyau, car la surface est plus froide en raison du fait que c'est par là que la chaleur s'échappe (heatsink).

Tu peux dire ce que tu veux mais la premiere loi de la thermodynamique s'applique aussi a l'echelle de la Terre. Si il fait plus chaud quelque part qu'ailleurs, le systeme a toujours des transferts d'energie.

Ça c'est quand l'équilibre isostatique est atteint, mais le papier ne parle pas de çà. Il montre que la dynamique de l'orogenèse est contrôlée par des courants dans le manteau supérieur. C'est la même chose pour le plateau du tibet, où deux énormes canaux subcrustaux, l'un de plus de 70 km de profondeur, identifiés en imagerie magnétotellurique (Bai et al 20120 Nature Geo 3, p358), contrôle la dynamique actuelle du plateau.

Mais dans le cas du Tibet, c'est precisement de la delamination. Il est alors assez evident que le manteau a une influence sur une croute "fine & fragile". Dans le cas de l'autre papier (beaucoup de journaux de GSA ne sont pas accessibles en ANZ par manque d'interet international), d'apres l'abstract, il s'agit d'une influence egalement; pas d'un orogene "mantellique".

Le reste est en train de partir en c* avec des donnees partielles.

j'ai aussi une question,pourquoi la croute continentale est formée de granites ? j'ai vu que le plancher océanique composé surtout de basaltes se formait par expansion au nivau des dorsales. Mais comment les continents se sont-ils formés ?

La croute oceanique est formee de basalte car dans un sens, elle n'est pas assez epaisse. Pour former des granites, ils faut pouvoir cristalliser un peu de basalte, en extraire le magma residuel, ensuite cristalliser un peu d'andesite, en extraire a nouveau le magma residuel etc etc, jusqu'a atteindre un magma rhyolitique qui formera un granite.

Pour que cette sequence (que l'on appelle cristallisation fractionee) prenne place, il faut une certaine epaisseur de roche qui ne se trouve pas dans la croute oceanique (sauf exception comme les iles Kerguelen).

A la base, ce qui forme les continents, c'est le magmatisme d'arc, forme au dessus des zones de subductions et qui produit une croute andesitique. La composition globale de la croute continentale est egalement andesitique et assez proche de la composition des arcs volcaniques.

T-K

[invite117cd21f]

Merci à toi Tawahi-kiwi

[Pfhoryan]

Tu peux dire ce que tu veux mais la premiere loi de la thermodynamique s'applique aussi a l'echelle de la Terre. Si il fait plus chaud quelque part qu'ailleurs, le systeme a toujours des transferts d'energie.

J'ai beau chercher, je ne vois pas où j'aurais écrit que la première loi de la thermodynamique ne s'applique pas à l'échelle de la Terre. Par contre, j'ai écrit que ce n'est pas parce que le noyau est le plus chaud que la source principale de chaleur est dans le noyau. En effet, pour une sphère, la chaleur s'évacue par la surface. Donc même si la source principale de chaleur de la surface est juste sous la surface, la surface sera toujours plus froide que le noyau. Une source secondaire au niveau du noyau suffit à le rendre plus chaud. Oui ou non?

Mais dans le cas du Tibet, c'est precisement de la delamination.

Ces canaux sont parallèles, subhorizontaux, s'étendent sur au moins 800 km d'Ouest vers l'Est (pas pour rien qu'il y a de l'extension Ouest-Est!) et sont déviés vers le sud par le bassin du Sichuan (ils passent entre le bassin et l'Eastern Himalayan Syntaxis): cela n'a strictement rien à voir avec de la délamination.

Pour que cette sequence (que l'on appelle cristallisation fractionee) prenne place, il faut une certaine epaisseur de roche qui ne se trouve pas dans la croute oceanique (sauf exception comme les iles Kerguelen).

Ce qu'il faut surtout pour faire des granites, c'est beaucoup d'eau.

A la base, ce qui forme les continents, c'est le magmatisme d'arc, forme au dessus des zones de subductions et qui produit une croute andesitique.

Est pourquoi y-a-t-il formation de magma andésitique? Parce qu'il y a justement beaucoup d'eau dans le coin du manteau d'une zone de Benioff.
C'est également le cas des canaux dans le plateau du Tibet. Bingo!

[Tawahi-Kiwi]

J'ai beau chercher, je ne vois pas où j'aurais écrit que la première loi de la thermodynamique ne s'applique pas à l'échelle de la Terre. Par contre, j'ai écrit que ce n'est pas parce que le noyau est le plus chaud que la source principale de chaleur est dans le noyau. En effet, pour une sphère, la chaleur s'évacue par la surface. Donc même si la source principale de chaleur de la surface est juste sous la surface, la surface sera toujours plus froide que le noyau. Une source secondaire au niveau du noyau suffit à le rendre plus chaud. Oui ou non?

Oui mais ici (ou le sujet initial est de donner une idee generale de la tectonique des plaques, et de la convection), le refroidissement du noyau a toujours lieu. Apres, on peut invoquer un systeme a deux convections, les deux participent toujours au refroidissement, toujours selon les memes processus. Que la lithosphere soit le principal reservoir de U, Th et K, c'est connu (Goldschmidt, 1926). Cela ne change pas fondamentalement ce qui se passe dans le manteau et les impacts en surface.

Ce qu'il faut surtout pour faire des granites, c'est beaucoup d'eau.

Faux. Base de la petrologie, cristallisation fractionee d'un basalte (non-alcalin), on arrive a Albite+Anorthite+Quartz; avec ou sans eau. Le cas naturel etant les plagiogranites.
Dans la nature, j'admets que les granitoides sont associes a la presence d'eau. Cela n'implique pas que tout les granites sont formes de cette maniere. L'exception principale bien connue etant la suite charnockitique ou des granites a orthopyroxene se forment dut a une activite de l'eau trop basse.

Eau + croute epaisse permet au magma intermediaire de ne pas etre trop visqueux et donc de pouvoir continuer ses processus d'accumulation et de differentiation en se deplacant vers des niveaux superieurs de la croute.

Est pourquoi y-a-t-il formation de magma andésitique? Parce qu'il y a justement beaucoup d'eau dans le coin du manteau d'une zone de Benioff.
C'est également le cas des canaux dans le plateau du Tibet. Bingo!

Non, j'ai dit croute andesitique, pas magma. Le magma produit au locus de fusion partielle du coin mantellique est un basalte hydrate. Sa cristallisation fractionee cree un cumulat ultramafique/mafique a la base de l'arc. Ce cumulat n'est pas conserve sur le long terme et probablement recycle dans le corner flow ou lors de l'accretion (cf. les arcs du Kohistan et de Talkeetna). Le residu (partie moyenne et superieure de la croute d'arc), est de composition andesitique.
Cela va sans dire cependant qu'il y a bien evidemment un quantite importante d'eau dans les coins mantelliques et manteau lithospherique herite de la subduction.

Je vais personellement m'arreter la, la discussion etant completement HS.

T-K

[invite3ecc88f3]

bonjour
en bref , quand les plaques divergent , l'épaisseur de la llithosphère océanique déminue ce qui provoque la rementée de l'asthénosphère (d'après le principe d'isostatie) et pour compenser le vide , et quand l'asthénosphère remonte il va subir une décompression adiabatique donc une fusion partielle .
le magma resultante remonte vers la surface a trvers les fissure a cause de sa densite (inférieur a celle du roches qu'elles l'entourent).
par la suite une partie du magma réside dans les chambre magmatique et une partie arrive en surface pour former le basalte .
pour la deuxième question :
je pense que la plaque plangeante à un profondeur donné , certains mx qui constituent la croûte océanique vont tranformer en autre mx tout en libérant les molécules d'eau qui abaissent le poin de fusion du manteau pour former le magma qui remonte vers la surface , mé la croute cintinue a s'enfocer jusque à la fusion total du plaque plongeante , à des condition du T et P bien precis les éléments chimiques se réarrangent et forment les mx caractéristique de l'asthénosphère /


soulaymane du Maroc