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Document 6 : La cristallisation des roches magmatiques

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Document 6 : La cristallisation des roches magmatiques

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Utilisation du modèle expérimental de la cristallisation, la vanilline

La lithosphère océanique est constituée de différentes roches magmatiques . Les basaltes et les gabbros sont des roches de même composition chimique mais de texture différentes. Le basalte est de texture microlitique et le gabbro a une texture grenue.

Nous allons utiliser ici un modèle qui permet de comprendre le mécanisme de cristallisation à partir d’un magma . Ce modèle ne concerne qu’un seul minéral et non plusieurs comme c’est le cas dans les roches magmatiques. (La cristallisation est ici bidimensionnelle et non tridimensionnelle).

La vanilline est une molécule organique issue de la gousse du vanillier. Sa température de fusion est rapidement atteinte.

L'expérience a déjà été réalisée. Vous pouvez observer sur lame les résultats obtenus.

Matériel utilisé :
- Bec bunsen ou chauffage électrique
- Vanilline
- Lames de verre
- Lamelles
- Pinces en bois
- Scalpel
- Boîtes de pétri
- Microscopes

Protocole :

On dépose sur une lame très peu de vanilline à l'aide d'une pointe de scalpel.

A l'aide du bec bunsen, on fait délicatement chauffer la lame.

En quelques secondes, les cristaux fondent. On retire la lame de la source de chaleur, puis on recouvre d'une lamelle.

Vitesse de refroidissement :

Pour un refroidissement rapide, la lame sera immédiatement placée sur un glaçon.
Pour un refroidissement lent, la lame sera placée à température ambiante.
La cristallisation prend 3 à 5 minutes pour apparaître.

Résultats :
A observer au microscope.

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Document 5 : Une expérience pour comprendre la fusion partielle

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Document 5 : Une expérience pour comprendre la fusion partielle

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On cherche à comprendre comment la fusion d’une roche de composition chimique donnée, peut aboutir à un liquide magmatique de composition chimique différente, lors de la formation des roches lithosphériques.

Nous allons effectuer une expérience représentant un modèle scientifique.

Imaginons qu’une roche est constituée de 3 minéraux différents. Ces 3 minéraux différents seront les 3 corps suivants :

- Du blanc de bœuf

- Du chocolat

- Du beurre

Nous allons soumettre ces 3 minéraux à une expérience de fusion :

Matériels nécessaires :

- Petit récipient contenant des cubes de blanc de bœuf, beurre et chocolat

- Un bain-marie

Protocole expérimental :

1.    Allumer le bain-marie et monter la température au maximum

2.    Déposer le récipient dans le bain-marie (il flotte à la surface de l’eau)

Repérer puis reporter dans le tableau ci-dessous :

- le 1er corps qui fond et le temps t1 correspondant au début de sa fusion.

- le 2ème corps qui fond et le temps t2 correspondant au début de sa fusion.

- le 3ème corps qui fond et le temps t3 correspondant au début de sa fusion.

Surligner/ colorer les lignes du tableau qui correspondent à la fusion partielle

3.   A la fin de l’expérience, retirer le récipient à l’aide d’une pince en bois et éteindre le bain-marie.

Résultats expérimentaux :

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Doc 3b : Isothermes de la lithosphère océanique.

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Doc 3b : Isothermes de la lithosphère océanique.

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Document 7b : La fabrication d'un océan. Etape 2 : L'océan

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Document 7b : La fabrication d'un océan. Etape 2 : L'océan

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La lithosphère étant très amincie par le mouvement de divergence, l'asthénosphère est alors très proche de la surface. Cette remontée entraîne une diminution brutale de la pression entraînant la fusion partielle de la péridotite dans un magma basaltique. Libéré en surface, c'est la formation de croûte océanique => une nouvelle dorsale s'est crée.

Au rythme de la formation de l'océan, les bords du rift s'éloignent de celui-ci au fur et à mesure de la formation de la nouvelle croûte océanique de part et d'autre de la nouvelle dorsale et formeront les bords du nouvel océan.

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Document 7 : La fabrication d'un océan. Etape 1 : Le rift

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Document 7 : La fabrication d'un océan. Etape 1 : Le rift

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En premier lieu, la croûte continentale s'étire et s'amincit. Ce phénomène se traduit par l'apparition de failles normales et de blocs basculés => C'est le stade fossé d'effondrement (ou stade rift).
Le fossé ainsi crée peut se remplir d'eau => formation d'une mer peu profonde.

L'amincissement de la lithosphère continentale se poursuit jusqu’à déchirure complète de cette lithosphère continentale => c'est le phénomène d'océanisation.

Remarque : ce processus d'amincissement de la lithosphère continentale jusqu'à déchirure du continent est appelé rifting. Il est actuellement en cours en Afrique de l'Est. On observe dans cette zone de l'Afrique un amincissement localisé de la lithosphère lié au jeu de failles normales listriques conjuguées : on parle du rift Est-Africain. Ce rift Est-Africain est également caractérisé par la présence de nombreux volcans, signe d'une remontée importante du manteau asthénosphérique sous ce rift.

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Document 4 : fusion partielle de la péridotite et composition chimique du basalte. 

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Document 4 : fusion partielle de la péridotite et composition chimique du basalte. 

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Des échantillons de péridotites broyées sont placés en autoclave afin d'obtenir une fusion partielle de 5% à 40%. Le matériel fondu (magma) est analysé.

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 Document 3 : Diagramme de fusion partielle d’une péridotite obtenu en laboratoire et géothermes océaniques

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 Document 3 : Diagramme de fusion partielle d’une péridotite obtenu en laboratoire et géothermes océaniques

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Une péridotite du manteau est soumise à des conditions de pression et de température variables. Dans le domaine des pressions et des températures situées entre le solidus(S) et le liquidus (L), la roche a partiellement fondu : elle forme un mélange solide + liquide, ce dernier n’ayant pas la même composition que la péridotite de départ.

Sur le diagramme, on a également indiqué l’évolution de la température en fonction de la profondeur (et donc de la pression) au niveau d’une dorsale (géotherme de dorsale), d’une plaine abyssale (géotherme de plaine abyssale) et d’une fosse océanique (géotherme de zone de subduction)

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Document 2 : Composition chimique de quelques roches et minéraux

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Document 2 : Composition chimique de quelques roches et minéraux

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Document 1 : Etude de la structure de la lithosphère océanique au niveau de la faille de Véma

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Document 1 : Etude de la structure de la lithosphère océanique au niveau de la faille de Véma

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A l’aide des documents, expliquer comment se forme la lithosphère océanique à l’axe des dorsales.
Votre réponse devra présenter les différentes étapes amenant à la création d'un océan, en y incorporant le mécanisme de la création des roches qui constituent la croûte océanique.