D5 La subduction
La lithosphère océanique âgée finit par ne plus être en équilibre sur l’asthénosphère. Elle entre alors en subduction.
Objectif : On cherche à déterminer les caractéristiques des zones de subduction.
A – Les zones de subduction
Logiciel Sismolog
1 – Sur la carte mondiale, rechercher un endroit où une plaque océanique plonge sous une plaque continentale et un endroit où une plaque océanique plonge sous une autre plaque océanique. Réaliser deux coupes (perpendiculaires à la limite de plaques).
2 - Faire apparaître les volcans et les séismes au niveau de ces deux zones de subduction.
3 - Réaliser une coupe au niveau des Andes :
- la coupe doit être perpendiculaire à la limite de plaques,
- le curseur 1 doit être placé au niveau de la fosse (lat. -26°, long. -72°),
- le curseur 2 doit être situé au niveau des séismes profonds
(lat. -27°, long. -63°)
4 – Tracer à la main le plan de Wadati-Bénioff qui regroupe les foyers des différents séismes (droite de régression).
5 - Légender la coupe de manière complète (reliefs, volcans, limites et noms des plaques, lithosphère, asthénosphère, plan de Wadati-Bénioff, titre).
1) Etapes 1 et 2 : Que remarquez-vous quant aux points communs et différences entre les deux zones de subduction ?
2) Etapes 3 et 4 : Que matérialise le plan de Wadati-bénioff ?
3) Etape 5 : Coupe légendée de la subduction au niveau des Andes.
B – Le métamorphisme de la lithosphère océanique
Deux minéraux stables dans des conditions P/T précises, commencent à réagir entre eux lorsque les conditions P/T changent. Ils donnent alors naissance à de nouveaux minéraux : c'est un métamorphisme. Le graphe présente les domaines de stabilité de quelques associations minérales.
La subduction entraine la lithosphère océanique dans l’asthénosphère.
L’augmentation de pression provoque sa déshydratation.
4) Décrivez les modifications des minéraux de la lithosphère océanique au cours de la subduction.
5) Observez les lames minces de gabbro, de métagabbro à glaucophane et d'éclogite, et identifiez les minéraux témoignant du métamorphisme.
C – Le magmatisme des zones de subduction
Logiciel sismolog : reprenez les deux coupes des points 1 et 2 du A.
6) En faisant s'afficher les volcans, cherchez sur différentes coupes à quelle profondeur du plan de Bénioff peuvent être associés les arcs volcaniques qui bordent les zones de subduction.
Livre Nathan p 235, 236 et 237.
7) Dans quelles conditions se forme le magma des arcs volcaniques ?
La différence entre basalte et gabbro, andésite et diorite, rhyolite et granite, ne se situe pas au niveau de la composition qui est la même pour chacune des paires, mais au niveau de la cristallinité, soit la taille des cristaux.
Prenons un magma qui refroidit dans une chambre magmatique. Les cristaux ne vont pas se former tous en même temps car ils n’ont pas tous la même température de fusion :
- les premiers minéraux à cristalliser sur le bord de la chambre seront l’olivine puis les pyroxènes et l’amphibole. Ceci donnera un gabbro. Le liquide résiduel sera donc appauvri en ces minéraux et donc le magma de composition différente de sa composition initiale.
- si ce magma résiduel est introduit dans une chambre secondaire et qu'il poursuit son refroidissement, les premiers minéraux à cristalliser seront les amphiboles, les biotites, le quartz et certains feldspaths, ce qui produira une diorite.
- si ce magma résiduel fait son chemin jusqu'à la surface, on aura des laves andésitiques.
Ainsi, à partir d'un magma de composition donnée, on peut obtenir plus d'un type de roche ignée. Le magma devient de plus en plus riche en silice, ce qui donne des laves de plus en plus visqueuses (et donc un volcanisme de plus en plus explosif).
8) Pourquoi, à partir d’un même magma, obtient-on des roches différentes ?