Volcanisme océanique/La ride médio-océanique

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Structure de la ride médio-océanique

La ride médio-océanique se présente comme un pli unique dont la partie centrale est effondrée en gradins. La zone centrale effondrée constitue le rift. C’est de part et d’autre de ce rift que sont observés les phénomènes volcaniques.

Modélisations

Tout d’abord, le premier modèle permet d’imaginer les mécanismes pour obtenir un pli.

À partir d’une feuille de papier, il y a deux moyens d’obtenir un pli : des contraintes en tension appliquées sur les bords de la feuille ou une poussée par dessous pour soulever la feuille en son milieu. Le deuxième modèle intéresse les contraintes pour obtenir le rift.

Le tasseau de bois découpé en trois parties avec une zone centrale symétrique est soumis :
- à des contraintes en tension qui rapprochent les deux extrémités du tasseau faisant remonter la zone centrale,
- à des contraintes en extension qui écartent les deux extrémités du tasseau faisant descendre la zone centrale. La zone centrale effondrée serait produite par des contraintes en extension. Mais le pli unique ne pourra être dû à des contraintes en tension puisque le rift montre qu’il serait créé par des contraintes en extension, donc il ne pourrait être dû qu’à une poussée par dessous. Ce type de poussée explique le monopli alors que les contraintes en tension avec une feuille de grande longueur créeraient un ensemble de plis parallèles comme les ganses d’un rideau. Cette différence d’origine fait que la ride médio-océanique ne peut être considérée comme une montagne au fond des océans : les montagnes sont constituées de plusieurs plis.

Courants de convection

Présentation des courants de convection

Les courants de convection s’installent dans les milieux fluides quand ils sont chauffés au fond ou à la base. Pour les présenter, le modèle de la casserole d’eau en cours de chauffe convient le mieux puisque la chauffe se fait par le fond et au milieu de celui-ci.

Le premier schéma montre l’existence de tels courants. En lâchant du colorant dans la zone centrale et en profondeur de l’eau en cours de chauffe, on constate que le colorant est entraîné vers la surface puis latéralement dans toutes les directions lorsqu’il l’a atteinte.
Le colorant est entraîné par un courant d’eau dû à la chaleur ce qui correspond à une convection. Le schéma suivant permet d’expliquer ces courants de convection.

Deux phénomènes physiques interviennent de façon conjuguée :
- la diminution de la densité d’une matière quand sa température s’élève (il y a augmentation du volume, dilatation, sans changement de la masse donc la masse volumique diminue ainsi que la densité),
- les liquides étant incompressibles, pour qu’une partie de l’eau se déplace il faut qu’elle puisse chasser la partie dont elle doit prendre la place (poussée), mais aussi, être remplacée par de l’eau qui l‘entoure (aspiration).

En 1, l’eau est surchauffée et présente la plus faible densité de l’ensemble de l’eau : elle remonte vers la surface.
En 2, ayant atteint la surface, l’eau pourrait rester à ce niveau mais l’eau surchauffée qui suit la repousse latéralement le long de la surface.
De 2 à 3, l’eau au contact de l’air se refroidit et devient plus dense.
En 3, bloquée dans son transfert latéral, l’eau plus dense et poussée par les courants de surface va redescendre vers le fond du récipient.
En 4, l’eau à la fois poussée par les courants de surface et de descente et aspirée en 1 par les courants montants va se déplacer sur le fond du récipient et se réchauffer pour redevenir l’eau la moins dense du système, ce qui lui permet de remonter. Il est manifeste que ces courants tendent à uniformiser ou tout au moins à répartir la chaleur dans tout le système. Au niveau de 2 :
- les courants remontants peuvent être à l’origine d’une poussée par dessous sur un surnageant,
- les courants latéraux pouvant créer de part et d’autre des contraintes en extension sur ce surnageant.

Asthénosphère et courants de convection

Des courants de convection pourraient donc, être à l’origine du monopli de la ride médio-océanique et du rift si les courants de convection remontants sont situés sous la ride médio-océanique.

Les informations fournis par les séismes sur la structure profonde de la Terre, montrent que sous la lithosphère solide, l’asthénosphère peut constituer un milieu suffisamment fluide pour permettre l’installation de courants de convection au sein de la planète.
La température augmentant en fonction de la profondeur, la matière profonde de l’asthénosphère serait la plus chaude et la moins dense.
Les courants de matière périphériques sous la lithosphère entraîneraient cette dernière avec eux par frottements installant de part et d’autre des remontées des contraintes en extension dans la lithosphère alors que les courants remontants la soulèveraient en un monopli.
Cette poussée par dessous donnerait un pli dont la partie centrale serait la plus courbée donc la plus apte à se rompre et comme le rayon de courbure évoluerait de façon symétrique par rapport au centre du pli, la cassure de la zone centrale pourrait être symétrique comme pour le rift.
Aussi, en courant sous la lithosphère, la matière lui céderait de la chaleur et sa densité augmentant, elle pourrait tendre à redescendre. Les relevés gravimétriques au niveau des fonds des océans montreraient une augmentation de la densité des matières périphériques de l’asthénosphère quand elles s’écartent de la zone de la ride médio-océanique.

La chaleur nécessaire pour ces courants de convection est, au moins, la chaleur initiale acquise lors de la formation de la planète par accrétion. Mais au niveau de la base des courants remontants des corps peuvent être entraînés au contact les uns des autres et produire des réactions chimiques exothermiques libérant de l’énergie apte à réchauffer d’autant plus les matières environnantes. Mais ce peut être aussi des matières radioactives qui en se rapprochant se concentreraient en libérant de l’énergie. Comme les rapprochements de matières seraient dus aux courants de convection et qu’ils libèreraient la chaleur qui entretiendrait les courants de convection, on peut penser que les courants de convection s’autoentretiendraient.

Sur une coupe de la Terre, si on installe des courants de convection remontants sous des rifts et qu’autour d’eux on reconstitue l’ensemble des courants de convection, il y aura des courants de matières périphériques qui se confronteront et qui les obligeront à descendre vers les profondeurs d’autant que leur refroidissement partiel les aura rendues plus denses.
Si de part et d’autre des courants remontants vont s’installer des contraintes en extension dans la lithosphère, de part et d’autre des courants descendants s’installeront dans la lithosphère des contraintes en tension. Ces contraintes en tension pourraient être à l’origine de montagnes qui seraient parallèles à la ride médio-océanique : les Rocheuses et la Cordillères des Andes sur les continents américains ont cette disposition par rapport à la ride pacifique et pourraient correspondre à une zone de plongée des courants de convection de l’asthénosphère.