A la surface du globe , l'âge des plus vieilles lithosphères océaniques ne dépasse pas 200 Ma.
Passée cette limite d'âge, la lithosphère océanique s'enfonce dans l'asthénosphère, c'est la subduction.

A partir de quel âge et de quelle distance de la dorsale la lithosphère océanique acquiert une densité supérieure à celle de l'asthénosphère sous-jacente?

Âge et densité de la lithosphère océanique.

Le refroidissement de la lithosphère océanique.
Au cours de son éloignement de l'axe de la dorsale, la lithosphère océanique s'hydrate et se refroidit. Ce refroidissement se traduit par un abaissement de l'isotherme 1300 °C qui représente la limite lithosphère asthénosphère: il s'ensuit un épaississement progressif de la lithosphère océanique par sa base, par adjonction d'une semelle de manteau froid et lourd.
Une colonne de lithosphère de hauteur H, est constituée d'une croûte océanique d'épaisseur constante h_co = 5 km et d'une semelle de manteau lithosphérique d'épaisseur (H - h_co) variable suivant son âge. La masse M_Ld'une colonne de lithosphère océanique, de surface égale à 1 m²
est donc égale à M_L =ρ_co h_co + ρ_ML (H - h_co) avec

ρ_co = masse volumique de la croûte océanique = 2,85. 10³ kg/m³
ρ_ML = masse volumique du manteau lithosphérique = 3,3. 10³ kg/m³
h_co = épaisseur de la croûte océanique = 5000 m
H = épaisseur totale de la lithosphère océanique = 9,2 (âge) ^1/2; H est exprimée en mètres et l'âge en années.

La masse M_A de la colonne d'asthénosphère sous jascente, ayant la même surface et la même hauteur H que la colonne lithosphérique, est égale à
M_A = ρ_A. H avec :
ρ_A = masse volumique de l'asthénosphère = 3,25. 10³ kg/m³

Un moteur entretenu et une résistance mécanique.
Lors de la subduction de la lithosphère océanique, les basaltes et les gabbros de la croûte se transforment en éclogites sous l'effet de l'augmentation de pression; ces nouvelles roches ont une masse volumique supérieure aux précédentes. La masse volumique moyenne d'une lithosphère océanique de 100 km d'épaisseur ( dont 5 km de croûte) s'écrit:

ρ_moy = (5.ρ_co + 95. ρ_ML)/100

avec ρ_moy = masse volumique moyenne de la lithosphère
ρ_co = masse volumique de la croûte
ρ_ML= masse volumique du manteau.

La résistance mécanique à l'enfoncement. La force de traction F_T est due à l'excès de masse volumique de la lithosphère océanique en subduction. La résistance mécanique à l'enfoncement R, qu'exerce l'asthénosphère, peut retarder la subduction de plusieurs dizaines de millions d'années.

1. Question facultative: Montrez que la relation entre la densité d’une lithosphère océanique et son âge est la suivante:

2. Avec CALC (open office) représentez les variations de densité de la lithosphère océanique et celle de l’asthénosphère en fonction du temps. Jusqu’à 10⁸ ans.
   Que pouvez vous conclure de cette courbe ?
   Vous imprimerez votre tableau, le graphique en entier et vous ferez un zoom de la partie intéressante du graphique en copiant le graphique et en modifiant les échelles.
   Utilisez la feuille de calcul suivante que vous compléterez. N'oubliez pas de l'enregistrer à votre nom.

3. Expliquez le rôle de la formation des éclogites dans la subduction ?

4. Pourquoi la présence de lithosphère océanique âgée de plus de 30 millions d’années est-elle néanmoins possible en surface du globe terrestre ?

5. Certaines dorsales de type Pacifique sont rapides expansion d'au moins 5 cm /an, d'autres sont lentes; dorsale de type atlantique; la vitesse d'expansion est de quelques centimètres par an (entre 0,5 et 4 cm/an).
   Quelle sera la conséquence pour la subduction?