Divergence des plaques

Une dorsale est une limite divergente où deux plaques s’écartent. La création de nouvelle lithosphère océanique y accompagne leur séparation. Ce processus est appelé accrétion océanique. La dorsale ne se réduit pas à une fissure remplie de lave : elle associe déformation, remontée du manteau, magmatisme, refroidissement et circulation d’eau. Les proportions de ces processus varient selon les dorsales.

Lorsque des péridotites mantelliques remontent, la pression diminue. Leur température reste élevée et varie moins rapidement que leur pression au cours de cette remontée. Elles peuvent franchir les conditions de début de fusion : une partie de la roche fond. On parle de fusion partielle par décompression. Ce mécanisme n’exige pas qu’une nouvelle source chauffe localement la roche au moment où elle remonte.

Le liquide formé se sépare du résidu solide et peut remonter. Il n’a pas exactement la composition de la péridotite de départ : tous les constituants ne passent pas dans le liquide dans les mêmes proportions. Une partie du magma cristallise en profondeur ; une autre peut parvenir au fond de l’océan. La fusion partielle ne transforme donc pas tout le manteau sous la dorsale en liquide.

Le basalte et le gabbro sont des roches magmatiques fréquentes de la croûte océanique. Un magma refroidi rapidement près de la surface produit une roche à très petits cristaux, parfois associée à du verre : le basalte. Un refroidissement plus lent en profondeur permet le développement de cristaux visibles : le gabbro. Leur différence de texture renseigne donc sur les conditions de refroidissement.

Sous l’eau, certaines coulées basaltiques prennent des formes arrondies dites en coussins. Une telle forme fournit un indice de mise en place sous l’eau, à interpréter avec le contexte. La péridotite constitue le manteau sous la croûte ; ce n’est pas simplement un gabbro plus profond. La structure de la lithosphère associe donc des roches de compositions et d’origines différentes.

Les dorsales rapides sont généralement alimentées par un magmatisme abondant. À certaines dorsales lentes, l’apport magmatique est plus réduit et de grandes failles peuvent mettre à l’affleurement des roches du manteau. Une coupe présentant partout la même succession continue de basaltes et de gabbros ne décrit donc pas toutes les dorsales. Il faut confronter le modèle à la bathymétrie, aux prélèvements et aux observations de terrain.

La lithosphère nouvellement formée est chaude. En s’éloignant de la dorsale, elle perd de la chaleur et se refroidit. Une portion croissante du manteau supérieur devient assez froide pour appartenir au domaine mécanique lithosphérique. L’épaississement concerne donc surtout le manteau lithosphérique ; il ne signifie pas que la croûte basaltique devient partout de plus en plus épaisse.

On peut décrire cet épaississement par une relation empirique simplifiée entre épaisseur et âge. Dans le modèle e = 10√t, l’épaisseur e est en kilomètres et l’âge t en millions d’années. À 25 Ma, on obtient 50 km ; à 100 Ma, 100 km. Le quadruplement de l’âge double ici l’épaisseur. Le coefficient et le domaine de validité dépendent du modèle ; près de l’axe, la valeur nulle à t = 0 montre une simplification.

Le refroidissement tend aussi à augmenter la masse volumique des roches. La proportion de manteau lithosphérique, plus dense que la croûte, augmente. La masse volumique moyenne de l’ensemble peut donc croître. Il faut effectuer une moyenne pondérée par les volumes ou, pour une colonne de section constante, par les épaisseurs. Une simple moyenne des deux valeurs serait fausse si les couches n’ont pas la même épaisseur.

L’eau de mer peut circuler dans les fractures de la lithosphère jeune. Elle se réchauffe et réagit avec les roches : c’est la circulation hydrothermale. Ces interactions modifient la composition des fluides et certains minéraux. L’eau ne reste pas seulement dans des fissures ; des groupes contenant de l’hydrogène peuvent être incorporés dans la structure de minéraux hydratés.

Des gabbros peuvent ainsi comporter des minéraux hydratés, et des péridotites peuvent être transformées en serpentinites. Ces transformations se déroulent largement à l’état solide : elles ne doivent pas être confondues avec la fusion. L’hydratation de la lithosphère océanique prépare une partie des transformations qu’elle subira plus tard si elle entre en subduction.

Le système d’une dorsale associe donc plusieurs échanges : matière mantellique remontante, magma transféré vers la croûte, chaleur perdue vers l’océan et eau circulant dans les roches. Chaque observation renseigne sur une partie de ce fonctionnement. Une température de fluide ne donne pas directement la température de tout le manteau, et un échantillon hydraté ne décrit pas toute l’épaisseur de la plaque.

Pour expliquer un affleurement, on peut articuler trois étapes : formation de la roche par refroidissement d’un magma ou présence d’un résidu mantellique ; transformation éventuelle par circulation de fluides ; exposition par la déformation ou l’érosion. Cet ordre évite de confondre la naissance d’une roche avec les modifications qu’elle subit ensuite.

La convergence des plaques explique ensuite comment une lithosphère océanique peut être recyclée. Pour approfondir les moyennes et les diagrammes, utilise la rubrique S’entraîner.