Comparaison des lithosphères océanique et continentale

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Le domaine continental et sa dynamique
Type : Restitution des connaissances | Année : 2013 | Académie : Polynésie française
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
Comparaison des lithosphères océanique et continentale

Le domaine continental et sa dynamique

Corrigé

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Ens. spécifique

svtT_1306_13_02C

Polynésie française • Juin 2013

restitution des connaissances • 8 points

Document
de Référence

Organisation et composition de la lithosphere océanique


Dans sa théorie, Alfred Wegener estimait que la différence d’altitude moyenne des continents (+ 100 m) et des océans (- 4 500 m) pouvait s’expliquer par l’existence de deux croûtes de nature différente.

QCM (3 points)

> Indiquez la réponse exacte pour chacune des questions ci-dessous.

1. Les connaissances actuelles sur le domaine continental permettent de dire que :

a) la croûte est en équilibre isostatique sur l’asthénosphère

b) la lithosphère est en équilibre isostatique sur l’asthénosphère

c) le manteau supérieur seul est en équilibre sur l’asthénosphère

2. La croûte océanique est globalement :

a) plus âgée que la croûte continentale

b) plus jeune que la croûte continentale

c) du même âge que la croûte continentale

3. Une faille inverse est un indice tectonique :

a) d’un raccourcissement

b) d’un étirement

c) d’une marge passive

Synthèse (5 points)

> Comparez les lithosphères océanique et continentale.

Votre synthèse s’accompagnera d’un schéma établi sur le modèle du document de référence, complété par la partie lithosphère continentale.

Comprendre le sujet

QCM

  • C’est un QCM simple qui ne comprend que trois items avec trois affirmations pour chacun. Il implique de bien connaître la différence entre lithosphère et croûte, ainsi que les différences entre le comportement (rigide, ductile) de la lithosphère et de l’asthénosphère (connaissances de base de la classe de première). La notion de marge passive du troisième item est aussi une connaissance de première, réinvestie en terminale au cours de l’étude de la formation d’une chaîne de montagnes.

Synthèse

  • La structure détaillée de la lithosphère océanique est une connaissance de la classe de première ; elle est fournie dans le document de référence afin d’aider à dégager, par comparaison, les caractéristiques de la lithosphère continentale. Ainsi, les indications fournies sur le document de référence doivent inciter à envisager : la structure globale de la lithosphère, les roches constituant la croûte, l’épaisseur de la croûte, la densité de la croûte et, par là, de la lithosphère. Il manque sur ce document de référence des indications sur l’âge, mais c’est bien sûr une différence importante entre les deux lithosphères à mentionner.
  • Une phrase de présentation du sujet fait allusion à la différence d’altitude. Cela incite en conclusion à dégager les conséquences des différences entre les deux lithosphères : relation entre différence de densité, d’épaisseur et d’altitude ainsi que différence de densité en rapport avec les possibilités de subduction ou non.

Mobiliser ses connaissances

  • La lithosphère est en équilibre (isostasie) sur l’asthénosphère. Les différences d’altitude moyenne entre les continents et les océans s’expliquent par des différences crustales.
  • La croûte continentale, principalement formée de roches voisines du granite, est d’une épaisseur plus grande et d’une densité plus faible que la croûte océanique.
  • L’âge de la croûte océanique n’excède pas 200 Ma alors que la croûte continentale date par endroit de plus de 4 Ga.
Corrigé

QCM

1.b)Exact : la lithosphère rigide est en équilibre isostatique sur l’asthénosphère ductile. La croûte n’est que la partie supérieure de la lithosphère.

c)Faux : le manteau supérieur comprend le manteau lithosphérique et le manteau asthénosphérique.

2.b)Exact : son âge est compris entre 0 et 200 Ma.

3.a)Exact : l’un des compartiments chevauche l’autre.

c)Faux : la marge passive est caractéristique d’une tectonique en extension lors de la fracturation d’un continent (naissance d’un océan).

Question de synthèse

Introduction

La lithosphère, couche superficielle rigide du globe terrestre, est morcelée, divisée en plaques. Certaines sont constituées à la fois par de la lithosphère océanique et de la lithosphère continentale. Au sein d’une même plaque, la lithosphère continentale est située à une altitude plus élevée que la lithosphère océanique : les différences entre lithosphères océanique et continentale permettent d’expliquer cette différence d’altitude.

Nous allons comparer la nature pétrographique, l’épaisseur et l’âge des deux lithosphères ; en conclusion nous verrons comment certaines de ces différences permettent d’expliquer les différences d’altitude.

A. La notion de lithosphère

  • La lithosphère (document de référence) est formée d’une croûte et du manteau lithosphérique (partie supérieure du manteau supérieur) qui repose sur l’asthénosphère. La lithosphère continentale (120 à 150 km d’épaisseur en moyenne) est plus épaisse que la lithosphère océanique (60 à 70 km d’épaisseur au niveau des bassins profonds).
  • Le manteau lithosphérique, est constitué de péridotite, roche sombre, verdâtre entièrement cristallisée, formée essentiellement d’olivine et de pyroxène. Ce manteau est de même nature dans les lithosphères continentale et océanique.

Lithosphère continentale et lithosphère océanique diffèrent uniquement par leur croûte.

B. Croûte continentale et croûte océanique

1. Nature

  • La croûte océanique (7 km d’épaisseur moyenne) : sous les sédiments, on trouve une succession de couches constituées essentiellement de basaltes et de gabbros (document de référence).

Les basaltes en coussins (0,5 km) et en filon (1,5 km), sont des roches magmatiques volcaniques effusives résultant de la solidification rapide et de la cristallisation partielle d’un magma arrivant en surface.

Les gabbros (environ 5 km), sont des roches magmatiques plutoniques résultant du refroidissement lent et de la cristallisation complète du magma ; ils sont situés sous les basaltes.

Basaltes et gabbros ont la même composition minéralogique (olivine, pyroxène et feldspaths plagioclases) et chimique : la composition de la croûte océanique est globalement voisine de celle du basalte.

  • La croûte continentale est plus épaisse que la croûte océanique (35 km en moyenne) et peut atteindre jusqu’à 60 km sous les chaînes de montagnes récentes, où elle forme la racine crustale.

La croûte continentale est plus hétérogène. Sous une couche sédimentaire d’épaisseur variable suivant les régions, se trouve le socle, essentiellement formé de roches ayant globalement la composition du granite et du gneiss (quartz, feldspaths et micas).

Le granite est une roche magmatique plutonique et le gneiss une roche métamorphique.

2. Densité

  • Croûte océanique et croûte continentale sont deux entités différentes. Leurs natures différentes font qu’elles n’ont pas la même densité : 2,7 pour les continents contre 2,9 pour la croûte océanique. Il en est donc de même pour la lithosphère continentale et la lithosphère océanique dans leur ensemble : la lithosphère océanique est plus dense que la lithosphère continentale (le manteau lithosphérique ayant une densité moyenne de 3,3).

3. Âge

  • La croûte océanique a un âge compris entre 0 pour la plus jeune (croûte se formant actuellement à l’axe des dorsales) et 200 millions d’années pour la plus ancienne. Cet âge a été déterminé grâce aux anomalies magnétiques et à la connaissance de la vitesse d’expansion des fonds océaniques.
  • La datation de la croûte continentale est réalisée en s’appuyant sur la désintégration de minéraux présents dans les minéraux des roches magmatiques et métamorphiques, c’est-à-dire la radiochronologie.

Les ensembles rocheux les plus anciens connus ont un âge compris entre - 4,03 et - 2,5 Ga. Cependant, des cristaux de zircon ont été datés de - 4,2 Ga et témoignent de l’existence possible d’une croûte il y - 4,2 Ga. Ce n’est qu’à partir de - 3,8 Ga que la tectonique des plaques telle que nous la connaissons aujourd’hui semble se mettre en place. La croissance des continents s’est surtout faite entre - 2,5 Ga et 600 Ma.

La croûte continentale est plus âgée que la croûte océanique car, contrairement à celle-ci, elle ne subducte pas.

Conclusion

Les lithosphères océanique et continentale, par suite des différences de leur croûte, ont une densité différente. La densité de la lithosphère continentale est toujours inférieure à celle de l’asthénosphère, ce qui explique qu’elle ne peut subducter.

La lithosphère océanique âgée est plus dense que l’asthénosphère et peut donc subducter.

Les deux lithosphères sont en équilibre isostatique sur l’asthénosphère. La plus grande épaisseur et la densité plus faible de la lithosphère continentale font que l’altitude moyenne des continents est plus élevée que celle des océans.


Schéma bilan