7 Divergence et densité

Des changements de la roche à l'état solide

La péridotite chaude mise en contact avec l’eau de mer au niveau des dorsales lentes, va subir un hydrothermalisme : les olivines et les pyroxènes, sous l’effet des changements de température et en présence d’eau, vont réagir pour former un minéral hydraté, la serpentine.

Les péridotites auront donc subi un changement à l’état solide : on parle de métamorphisme. Elles ne présentent plus le même aspect en raison de l’apparition de ce nouveau minéral et prennent donc le nom de « péridotites serpentinisées ».  Ce terme provient de l’aspect de peau de serpent de la roche.

On observe également un hydrothermalisme au niveau des dorsales rapides. En effet, en raison du bombement lié à la présence de la chambre magmatique, des fissures apparaissent dans la croûte océanique facilitant la circulation d’eau de mer. 

Hydrothermalisme au niveau d’une dorsale rapide :

Source : Mont hydrothermal schéma-fr.svg par savant fou via ,Wikimédia Commons, CC-BY-SA-3.0,2.5,2.0,1.0 modifié par Sandra Rivière https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mont_hydrothermal_sch%C3%A9ma-fr.svg?uselang=fr

Au niveau des dorsales rapides,avec le refroidissement de la croûte lié à son éloignement de la dorsale source de chaleur, les pyroxènes (noirs) et les feldspaths plagioclases (blancs) , sous l’effet de la baisse de température et en présence d’eau, vont réagir ensemble pour former un minéral hydraté : une amphibole verte appelée « Hornblende ». 

Métagabbro à hornblende :

©RS.2018

Le phénomène de divergence étant continu, la diminution en température amènera de nouveau les roches de la croûte océanique dans un état instable favorisant ainsi la réaction entre la hornblende, le pyroxène et l’eau pour former des minéraux hydratés plus stables : chlorite et actinote. Ainsi les roches de la croûte ayant subi un métamorphisme changeront de nom : on parlera de métabasaltes et de métagabbros à Hornblende puis de métagabbros et métabasaltes à chlorite et actinote. 

Métagabbro à chlorite et actinote :

©RS.2018

Un changement d'épaisseur de la lithosphère océanique

Avec l’éloignement de la dorsale, les isothermes reprennent leur place : l'isotherme 1300°c qui était proche de la surface au niveau de la dorsale redevient de plus en plus profond au fur et à mesure de l'éloignement des roches de celle-ci et donc de leur refroidissement en surface au contact de l'eau ( la source de chaleur n'étant plus maintenant la dorsale mais le manteau sous-jacent) . 

Or la limite entre la lithosphère et l’asthénosphère dépend uniquement de l’isotherme 1300 °C. Ainsi, en raison de l’enfoncement de celui-ci, la lithosphère n’aura pas la même épaisseur au niveau de la dorsale qu’à plusieurs kilomètres de celle-ci : l’épaisseur du manteau lithosphérique s’accroît au cours du refroidissement car le changement d’état physique qui caractérise l’asthénosphère se situe plus profondément. Le manteau ayant une densité supérieure à celle de la croûte et sa proportion dans la lithosphère augmentant par rapport à celle-ci, la densité globale de la lithosphère augmente peu à peu. En vieillissant, cette dernière s’enfonce donc de plus en plus dans l’asthénosphère. On parle de subsidence thermique. Cette subsidence explique l’approfondissement du plancher océanique jusqu’à 5 à 6 km au niveau des plaines abyssales.

On peut calculer la densité moyenne de l’ensemble croûte/manteau lithosphérique en fonction de son épaisseur et donc de sa distance à la dorsale, c’est-à-dire en fonction de son âge. À un point donné, la densité de la lithosphère océanique (dLO) sera égale à la masse de la croûte (dCO x ECO)  additionnée à la masse du manteau lithosphérique (dML x EML), le tout divisé par l’épaisseur de la lithosphère océanique ELO.

dLO= [(dCOx ECO) + (dML x EML)] / ELO

dCO= densité croûte océanique = 2.85

ECO hauteur croûte océanique  = 6 km

dML densité manteau lithosphérique = 3.28

EML épaisseur manteau lithosphérique variable = ELO - ECO à l’endroit désigné.

© RS.2019

Pour déterminer la densité d'un échantillon de roche, il faut déterminer sa masse volumique. Pour cela il suffit de peser l'échantillon et de déterminer le volume qu'il occupe ( le plonger dans une éprouvette graduée contenant  100 ml d'eau, mesurer le volume total atteint puis déduire les 100ml d'eau). La masse volumique ( Masse/volume) est exprimée en grammes par centimètre cube soit en gramme par ml. La densité étant le rapport entre la masse volumique de la roche et celle de l'eau ( égale à 1g/ml), les unités s'annulent et on obtient une densité de valeur identique à celle de la masse volumique de la roche mais sans unités ! 

Divergence et Densité - SVT - TERRE 1ère#7 - Mathrix