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Divergence : dorsales, rifts et lithosphère océanique
Dorsales lentes et rapides, rifts continentaux, remontée du manteau et fusion partielle par décompression, mise en place de la croûte et du manteau lithosphérique, ophiolites, hydrothermalisme et roches hydratées, refroidissement, épaississement et densité de la lithosphère océanique.
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Sujet et corrigé prêts à imprimer.
Devoir surveillé – Divergence : dorsales, rifts et lithosphère océanique
Durée : 120 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Spe-svt 1ʳᵉ
Les réponses doivent être rédigées et justifiées. Soigne l'orthographe et la présentation.
Exercice 1 – Mobiliser ses connaissances ★★
(8 pts)Répondez à chaque question par un texte structuré (introduction, développement organisé, conclusion), appuyé sur des observations et des exemples.
- a)Expliquez comment se forme une nouvelle lithosphère océanique à l’axe d’une dorsale rapide : origine du magma, puis mise en place des roches de la croûte et du manteau lithosphérique. Un schéma légendé d’une coupe à l’axe est attendu. (4 pts)
- b)Expliquez comment un continent peut se fracturer puis donner naissance à un océan : caractères d’un rift continental, devenir de la lithosphère, apparition d’une dorsale. Appuyez-vous sur des exemples. (4 pts)
Exercice 2 – Deux ophiolites ★★
(6 pts)Document 1 — Ophiolite P, de haut en bas : sédiments ; 0,4 km de basaltes en coussins ; 1,6 km de filons de dolérite ; 4,2 km de gabbros, dont les pyroxènes sont entourés de hornblende dans la partie haute ; puis des péridotites.
Document 2 — Ophiolite Q : 0,3 km de basaltes en coussins posés directement sur une roche verte qui renferme des lentilles de gabbro ; aucun filon. Un échantillon de 91 g de cette roche verte, plongé dans une éprouvette, en fait monter l’eau de 35 mL.
Document 3 — Sous la dorsale qui a produit P, la fusion partielle a touché en moyenne 8 % de la colonne de manteau.
Valeurs choisies pour le devoir.
- a)Calculez l’épaisseur de la croûte de P, puis la hauteur de la colonne de manteau qui a fondu pour la produire. Expliquez pourquoi ce manteau a fondu. (2 pts)
- b)Calculez la densité de la roche verte de Q et identifiez-la. Expliquez sa formation, ainsi que la présence de hornblende dans les gabbros de P. (2 pts)
- c)Rattachez chaque ophiolite à un type de dorsale, en justifiant par au moins deux arguments pour chacune. (2 pts)
Exercice 3 – Une lithosphère qui vieillit ★★★
(6 pts)Document — Sur un même flanc de dorsale, deux forages atteignent le basalte : en A, il est âgé de 1,69 Ma ; en B, de 42,25 Ma. On donne 1,32 = 1,69 et 6,52 = 42,25.
Épaisseur de la lithosphère : ( en km, en Ma). Croûte de 7 km (densité 2,9) ; manteau lithosphérique de densité 3,3. Profondeur du plancher ≈ 2 500 + 350 × (en m).
- a)Calculez l’épaisseur de la lithosphère en A et en B, puis sa densité moyenne en chaque point (au centième). (2 pts)
- b)Calculez la profondeur du plancher en A et en B. Un élève affirme : « B est 25 fois plus vieux que A, sa lithosphère est donc 25 fois plus épaisse. » Corrigez-le. (2 pts)
- c)À partir de vos résultats et de vos connaissances, expliquez pourquoi la lithosphère océanique s’épaissit, s’alourdit et s’enfonce en s’éloignant de l’axe. (2 pts)
Bon courage !
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Voir le corrigé et le barème
Corrigé et barème – Divergence : dorsales, rifts et lithosphère océanique
Durée : 120 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Spe-svt 1ʳᵉ
Exercice 1 – Mobiliser ses connaissances ★★
(8 pts)- a)Les plaques s’écartent ; sous l’axe, la péridotite de l’asthénosphère, solide, remonte vite, sans perdre beaucoup de chaleur (décompression adiabatique). Le solidus baisse avec la pression : vers 60 à 80 km, il passe sous la température de la roche. Une faible fraction (≈ 10 %) fond : fusion partielle → magma basaltique + péridotite résiduelle appauvrie. Le magma monte dans une chambre magmatique quasi permanente sous l’axe (dôme axial). Il forme la croûte (6 à 7 km) : basaltes en coussins figés sur le fond (microlitiques), complexe filonien (dolérite figée dans les conduits), gabbros cristallisés lentement dans la chambre (grenus). Sous le Moho, la péridotite résiduelle forme le manteau lithosphérique ; des sédiments se déposent ensuite. Schéma : axe, chambre, remontée du manteau, zone de fusion, niveaux de roches, Moho. (4)
- b)Dans un rift continental, la lithosphère continentale s’étire : elle s’amincit, des failles normales délimitent un fossé d’effondrement ; le manteau remonte sous la zone amincie, se décomprime et fond partiellement : volcanisme basaltique, flux géothermique élevé (rift est-africain ; Afar, filon de 60 km et ouverture de 8 m en 2005 : l’écartement se fait par épisodes). Si l’écartement continue, la lithosphère continentale se rompt : un océan jeune s’ouvre (mer Rouge) et une dorsale s’individualise, qui fabrique désormais de la lithosphère océanique. (4)
Piège — Expliquer la fusion par un réchauffement : c’est la baisse de pression, à température presque constante, qui fait passer la péridotite au-delà de son solidus.
Exercice 2 – Deux ophiolites ★★
(6 pts)- a)Croûte : 0,4 + 1,6 + 4,2 = 6,2 km (sédiments et péridotites n’en font pas partie). Épaisseur de magma = taux × hauteur : 6,2 ÷ 0,08 = 620 ÷ 8 = 77,5 km de manteau. Ce manteau a fondu par décompression : remonté vite sous l’axe, il a gardé sa chaleur alors que la pression baissait et que son solidus s’abaissait. (2)
- b)Volume : 35 cm3 ; densité = 91 ÷ 35 = 2,6. Roche verte, de densité 2,6, sous les basaltes : une serpentinite, péridotite du manteau dont l’olivine a été transformée en serpentine par l’eau de mer (hydrothermalisme, à l’état solide). La hornblende des gabbros de P est aussi un minéral hydraté : l’eau de mer très chaude a circulé près de l’axe, après la cristallisation du gabbro. (2)
- c)P : succession complète, complexe filonien épais, croûte continue de 6,2 km → une dorsale bien alimentée en magma, de type rapide (chambre quasi permanente). Q : aucun filon, basaltes très minces posés sur le manteau hydraté, gabbros en simples lentilles → peu de magma, manteau amené à l’affleurement par les failles : une dorsale lente. (2)
Méthode — Diviser par 0,08 sans calculatrice : multiplier les deux nombres par 100 (620 ÷ 8).
Exercice 3 – Une lithosphère qui vieillit ★★★
(6 pts)- a)A : e = 10 × 1,3 = 13 km, dont 6 km de manteau : 7 × 2,9 = 20,3 ; 6 × 3,3 = 19,8 ; (20,3 + 19,8) ÷ 13 = 40,1 ÷ 13 ≈ 3,08. B : e = 10 × 6,5 = 65 km, dont 58 km de manteau : 58 × 3,3 = 191,4 ; (20,3 + 191,4) ÷ 65 = 211,7 ÷ 65 ≈ 3,26. (2)
- b)A : 2 500 + 350 × 1,3 = 2 500 + 455 = 2 955 m ; B : 2 500 + 350 × 6,5 = 2 500 + 2 275 = 4 775 m. L’élève a tort : 42,25 ÷ 1,69 = 25, mais l’épaisseur suit la racine carrée de l’âge : 65 ÷ 13 = 5 = √25. La lithosphère n’est que 5 fois plus épaisse. (2)
- c)En s’éloignant de l’axe, la lithosphère refroidit (océan, circulation hydrothermale) : l’isotherme 1 300 °C, sa base, s’enfonce et de la péridotite de l’asthénosphère devenue rigide s’ajoute par le bas (13 → 65 km), la croûte restant à 7 km. La part du manteau, plus dense (3,3) que la croûte (2,9), augmente : la densité moyenne passe de 3,08 à 3,26. Plus épaisse et plus dense, la lithosphère s’enfonce dans l’asthénosphère : le plancher descend de 2 955 à 4 775 m. (2)
Piège — La densité moyenne se pondère par les épaisseurs : la moyenne simple de 2,9 et 3,3 (3,10) ignore la part de chaque couche.
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Ce contrôle de spe-svt 1ʳᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Divergence : dorsales, rifts et lithosphère océanique » : 3 exercices, 120 minutes, noté sur 20. Le sujet et le corrigé sont téléchargeables en PDF, prêts à imprimer, pour travailler comme en classe.
- Exercice 1 — Mobiliser ses connaissances ★★/ 8 pts
- Exercice 2 — Deux ophiolites ★★/ 6 pts
- Exercice 3 — Une lithosphère qui vieillit ★★★/ 6 pts
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours et la fiche de révision.
- Refaire les exercices corrigés.
- Se tester avec le QCM (36 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 120 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
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Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Divergence : dorsales, rifts et lithosphère océanique » ?
- 120 minutes pour 3 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé complet est fourni en PDF (bouton « Télécharger le corrigé »), avec le barème exercice par exercice.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 120 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme de spe-svt de première ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Divergence : dorsales, rifts et lithosphère océanique » du programme officiel de spe-svt en première.
Moi c'est Ben, j'ai créé ce site pour aider le plus d'élèves possible, partout en France. Je peux aussi reprendre avec toi ce qui coince en cours particulier : en visio, ou à domicile si tu es à Marseille.
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