TP XX

TS, SVT, 2007-2008
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TP 11
Le magmatisme de subduction : roches et modalités
1.
Thème 5
Convergence
rappels et expérience de solidification
Le magmatisme désigne la formation de roches par solidification d’un magma.
Cette solidification est modélisable en utilisant, par exemple, la vanilline : On fait fondre grâce à un bec électrique quelques
cristaux de vanilline, sur une lame ; on laisse ensuite refroidir la vanilline, qui se solidifie en cristallisant. En faisant refroidir la
vanilline plus ou moins vite, on obtient des résultats différents (observations au microscope) :
Refroidissement rapide
(lame à 0°C)
(lame à 20°C)
Refroidissement lent
(lame à 60°C)
La structure d’une roche peut être décrite grâce à l’observation de ces roches au niveau macroscopique et microscopique.
Structure grenue :
On distingue des cristaux à l’œil nu
Roche entièrement cristallisée
(roche microgrenue : cristaux de petite taille)
Structure microlithique : Présence d’une pâte, dans laquelle se trouvent de nombreux petits cristaux (microlithes)
uniquement visibles au microscope et des gros cristaux (phénocristaux) parfois discernables à l’œil nu.
Refroidissement lent
2.
Æ
structure ……………………………………..
Refroidissement rapide Æ
structure ……………………………………..
les roches magmatiques observées à l’aplomb d’une subduction
On observe un magmatisme important au niveau de la plaque chevauchante. Ce magmatisme se caractérise par un volcanisme
ainsi que par du plutonisme.
On se propose d’observer plusieurs roches représentatives du magmatisme de subduction :
- une rhyolite
- une andésite
- une granodiorite
- un granite
c Observer les échantillons de roche et les lames minces au microscope polarisant. Aidez vous pour cela de
la fiche sur la reconnaissance des minéraux et du logiciel « subduction ».
d Réaliser deux dessins légendés résumant vos observations pour un des deux couples de roches : soit
rhyolite / granite, soit andésite / granodiorite. Conclure sur la structure de ces roches et leurs conditions de
formation.
Remarque sur l’épreuve de TP :
On en peut exiger de vous que vous connaissiez tous les minéraux. Par contre, vous devez être capable
d’identifier des minéraux à l’aide soit d’une clé de détermination, soit de planches de détermination.
3.
origine du magmatisme : pose d’hypothèse(s)
On a donc un magmatisme, dans un contexte de subduction. Ce magmatisme produit des roches différentes des roches
observées dans le cadre du magmatisme des dorsales océaniques (on produisait alors basaltes et gabbros). Le fait que les
roches soient différentes montre que le magma formé dans les zones de subduction est différent du magma formé dans les
dorsales océaniques.
La question se pose donc de comprendre quelle est l’origine de ce magma.
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Rappel : la formation du
magma au niveau des dorsales
océaniques
On
observe
une
forte
remontée
de
chaleur
à
l’aplomb des dorsales. Cette
modification
du
géotherme
(gradient de température en
fonction de la profondeur)
permet un franchissement du
solidus, et donc une fusion
partielle
des
péridotites
mantelliques.
On peut déterminer les isothermes au niveau d’une subduction :
e Peut-on expliquer le magmatisme de subduction de la même manière que le magmatisme de dorsale ?
On peut alors procéder à plusieurs observations, mettant en évidence le rôle de l’eau dans la fusion des roches :
- observation 1 : expérience page 332 (figure 2)
- observation 2 : conditions de pression et de température et état d’une péridotite hydratée °
Hypothèse :
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4.
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test de l’hypothèse : observation des roches de la lithosphère océanique en subduction
On a vu en classe de première S que la lithosphère océanique formée au niveau des dorsales évoluait avec le temps. En
particulier, elle se refroidit et s’épaissit. Mais, étant fracturée par de nombreuses failles, elle est aussi parcourue par une
circulation hydrothermale importante.
L’eau qui circule dans la lithosphère océanique participe à son refroidissement, et « emporte » avec elle certains éléments
chimiques. Ceci a pour conséquence de modifier la composition minéralogique de la croûte océanique. Parmi les réactions
chimiques qui ont lieu, on peut noter :
plagioclase + pyroxène + eau Æ amphibole (hornblende)
plagioclase + amphibole (hornblende) + eau Æ chlorite + actinote
Les gabbros et basaltes océaniques possèdent en particulier des
plagioclases et des pyroxènes parmi leurs minéraux
Les gabbros ou basaltes arrivant au niveau de la zone de subduction sont donc des roches modifiées :
des méta-gabbros (ou méta-basaltes) à chlorite et actinote
f Ces données vont-elles dans le sens de notre hypothèse ?
Afin de tester l’hypothèse émise, on se propose d’étudier des roches de la lithosphère océanique :
- gabbro
[lithosphère jeune]
- méta-gabbro « schiste bleu »
[lithosphère subduite]
- méta-gabbro « éclogite »
[lithosphère subduite]
g Observer les échantillons de roche et les lames minces au microscope polarisant. Aidez vous pour cela de
la fiche sur la reconnaissance des minéraux et du logiciel « subduction ».
h Repérer les localisations des roches de la lithosphère océanique (gabbro, méta-gabbro à amphibole, métagabbro à chlorite et actinote, schiste bleu, éclogite) sur le diagramme P-T donnée ci-dessous. Reconstituer
de ce fait le trajet des roches de la lithosphère océanique.
i Ce trajet est-il compatible avec l’hypothèse posée ? Conclure par rapport à l’hypothèse.
Hornblende : amphibole, couleur verte (LN)
Jadéite : Pyroxène (vert, jaune en LN)
Glaucophane : amphibole
Grenat : toujours éteint (= ‘noir’) en LPA