Subduction et genèse du magma

Durée 1 h
TS1
La convergence lithosphérique et ses effets
Sujet de type 2b : 5 points
Subduction et genèse du magma
Au niveau des zones de subduction, on observe un volcanisme intense. On admet actuellement que le magma qui en est à l'origine
prend naissance dans le manteau lithosphérique de la plaque chevauchante, à la verticale de la zone magmatique.
À partir de la mise en relation des informations apportées par l'étude des documents et à l'aide de vos connaissances, indiquez
les conditions et les mécanismes nécessaires à la genèse d'un magma dans les zones de subduction.
Une synthèse est attendue
Document 1 : Conditions de la fusion des péridotites dans une
zone de subduction
Document 2 : modèle de tracé des isothermes (lignes d'égale
température) dans une zone de subduction (en coupe)
D'après "SVT Terminale S ", Tavernier, Lizeaux. Bordas
D'après "Comprendre et enseigner la planète Terre", Caron et al. Ophrys
Document 3 : diagramme pression-température montrant les domaines de stabilité de quelques associations de minéraux
caractéristiques des métagabbros
Deux réactions du métamorphisme engendrées par
une augmentation de pression :
1. plagioclase + chlorite + actinote → glaucophane + eau
2. Plagioclase + glaucophane → grenat + jadéite + eau
D'après le document d'accompagnement du programme de TS
Barème Note Introduction :
La présence de magmas dans les zones de subduction témoigne d'une possibilité de fusion partielle des roches du
sous-sol. Nous allons montrer comment cette fusion partielle est possible.
Document 2
0.5
- La fusion des péridotites doit se produire à la verticale de l'arc magmatique.
0.5
- A cet endroit, et quelle que soit la profondeur, la température des péridotites du manteau lithosphérique ou
asthénosphérique ne dépasse jamais 1200°C.
Document 1
0.5
- Pourtant, la température de fusion commençante des péridotites sèches est partout supérieure à 1200°C. Il ne
devrait donc pas pouvoir se former des magmas.
0.5
- Il existe cependant une possibilité pour faire fondre la péridotite, à condition qu'elle soit hydratée : en effet, le
solidus "humide" autorise une fusion partielle pour des températures inférieures à 1000°C entre 20 et 140 Km de
profondeur.
De l'eau est donc nécessaire. Quelle est son origine ?
Document 3
0.5
- Les roches de la lithosphère océanique plongeante sont fortement hydratées : elles sont formées de minéraux riches
en eau (chlorite, actinote).
0.5
- A l'occasion de la subduction, ces roches subissent une forte augmentation de pression (environ 1.5 GPa à 50 Km
de profondeur).
1
- Les minéraux hydratés de ces roches subissent alors, sous l'effet de l'augmentation de la pression (et aussi de la
température)) un métamorphisme en deux temps :
- BT, MP vers 25 Km conduisant à la formation de glaucophane et à la libération d'eau (la glaucophane est
moins hydratée que la chlorite et l'actinote),
- BT, HP ensuite, vers 50 Km conduisant à la formation de grenat et de jadéite et à la libération d'eau (le
grenat et la jadéite sont anhydres).
Synthèse
1
Lors de la subduction, l'augmentation de pression provoque la libération par métamorphisme de l'eau des minéraux
hydratés de la plaque plongeante. De nouveaux minéraux anhydres apparaissent. L'eau libérée à l'occasion de ce
métamorphisme va remonter à travers les péridotites de la plaque chevauchante et provoquer leur fusion partielle et
donc la naissance de magmas qui seront à l'origine des plutons et volcans constituants l'arc magmatique observé en
surface.
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Total