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Types de lithosphères océaniques.

Mise à jour le 23/05/2015
Par Isabelle Veltz

Jusqu'aux années 90 la lithosphère océanique était vue comme une structure d'épaisseur et de constitution homogènes repésentée par une croûte constituée de laves sous forme de coulées (pillow lava), recouvrant des filons doléritiques (dikes) l'un et l'autre issus de l'injection verticale de magma depuis une chambre magmatique et constituant une couche de 1 à 2 km d'épaisseur. Sur les parois de cette chambre magmatique cristallisant, plus lentement, de gros cristaux formaient les gabbros. Cette portion plutonique représentait une épaisseurs d'environ 4 à 5 km. L'ensemble de ces roches, constituant une croûte d'une épaisseur de l'ordre de 5 à 7 km, reposait par le biais de la discontinuité du Moho sur les péridotites du manteau lithosphèrique (fig.1). Ce modèle classique est dit de Penrose (c.a.d. définit lors de la conférence de Penrose; organisée par la Geological Society of America; en 1972).

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figure 1 : Schéma simplifé du modèle de Penrose (modifié par Dick1)

Cependant, un sévère problème de représentativité de l'échantillonage était déjà soulevé car il ne se déroulait que sur des sites dépourvus de sédiments et au niveau de failles décrochates (type Vema).  Des dragages plus généralisés des roches au niveau de l'axe des dorsales lentes ont montré que les basaltes n'étaient pas les seules roches présentes à l'affleurement (fig. 2). 

figure 2. Péridotite serpentinisées draguées sur les fonds près de la dorsale Atlantique (Mission Ifremer Serpentine-2007)

Ces données ont été confirmées par des forages plus systématique du plancher océanique (fig.3) où l'on note une plus grande variabilité de la composition de la surface de la lithosphère océanique. 

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figure 3. Schéma simplifié du résultat de différents forages réalisés de 1974 à 2004 dans les croûtes océaniques de l' Atlantique et du Sud de l'Océan Indien (1) 

(Rq. pour connaître les références des forages télécharger le kml OIDP disponible dans la bibliographie et cliquer sur les points)

 

Ces 20 dernières années les travaux effectués sur tous les océans du globe ont totalement remis en question le modèle de Penrose et la notion de croûte océanique.

Dans les dorsales rapides du type de la Ride Est Pacifique (E.R.P. East Pacific Rise) la présence de chambre magmatique sous l'axe de la dorsale et la production d'une croûte magmatique type Penrose de manière quasi continue est toujours valide (2,3). Comme on peut le constater dans le carottage complet de la croûte effectué sur la plaque Coco (croûte agée de 15 Ma à vitesse d'expansion de 20 cm.an-1 ; fig. 4)  les basaltes, les dolérites et les gabbros sont présents. 

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figure 4 : Log interprété (A) et mesure de la vitesse des ondes sismiques (B) de E.P.R. (O.D.P.1256D)

C'est aussi le cas au niveau de certains endroits aux abords des points chauds comme c'est le cas de la Ride Médio Atlantique (M.A.R.) au niveau de Reykjanes(3,4)  (au Sud de l'Islande fig.5) .

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figure 5 : Localisation de la dorsale de Reykjanes et interprétation sismique de la structure de la croûte magmatique(4)

 

 

Cependant le socle au niveau de la dorsale Atlantique (3, 5, 6,7) n'est pas toujours recouvert d'une croûte typique du genre de ce que l'on trouve à Reykjanes ou dans la faille de Vema (fig 6). 

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figure 6. Détails de quelques logs reconstitués dans les océans Atlantiques et Pacifiques. 

Dans les dorsales lentes comme l'Atlantique on observe très souvent une croûte avec de rares basaltes formant des poitements éparses sur un fond constitué de petits plutons gabbroïques, intercalés dans des péridotites serpentinisées (figs. 7 et 8) les dikes sont absents ou très rares.

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figure 7 . Schéma simplifié de la croûte océanique de la Ride Médio Atlantique au niveau de la fracture de Kane, type MARK(1).

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figure 8 : Extrait du carottage (U1309D) et lame minces des gabbros et troctolites .

Les fonds des Océans Indien (3,7,8)  et Australo-Antarctique (7,9) sont très souvent essentillement constitués de péridotites plus ou moins serpentinisées et selon les zones de quelques formations magmatiques (rares coulées, gabbros intra mantelliques, fig 6 & 9).

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figure 9 : Schéma simplifié du fond océanique de l'Océan Indien (1).

Ainsi, la lithosphère océanique présente une composition très hétérogène, principalement magmatique au niveau des dorsales rapides et intermédiaires ; elle est constituée de péridotites plus ou moins indurées de corps gabbroïques plus ou moins serpentinisé (10) ailleurs.

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