TP4 métamorphisme + moteur de la subduction
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TP4-Partie A – Origine de l’hydratation du magma des zones de subduction (chapitre 2) Dans le TP précédent, nous avons montré que les roches magmatiques retrouvées dans les zones de subduction étaient riches en minéraux hydratés (minéraux possédant un groupement –OH, comme la biotite ou l’amphibole). Ceci est donc le signe que le magma dont sont issues ces roches a été enrichi en eau. Problème 1 : La présence d’eau est-elle indispensable à la production de magma dans ces zones ? Problème 2 : Comment le magma s’est il enrichi en eau? Consigne Matériel et documents associés • Localisation des coupes : • Tracé des coupes: logiciel Tectoglob et fiche technique associée 1 – Répondez au problème 1. Pour cela: a. Tracez deux coupes au niveau des zones de subduction sur lesquelles apparaissent les volcans et les foyers sismiques. La première au niveau du Japon, la seconde au niveau de l’Amérique du Sud. b. Faites apparaître le plan de Wadati-Benioff en utilisant l’outil « crayon » du logiciel c. Repérez la profondeur à laquelle le magma se forme (il est produit à partir de la fusion partielle des péridotites situées audessus de la lithosphère plongeante). d. Sauvegardez vos coupes sur clé USB. 2 – Répondez au problème 2. Pour cela: a. Identifiez au microscope polarisant les minéraux caractéristiques de chaque métagabbro (hornblende, chlorite et actinote, glaucophane, jadéite et grenat). b. Par un croquis, représentez une lame mince de métagabbro à glaucophane montrant les relations entre les minéraux résiduels et les minéraux nouvellement formés. c. A partir de la composition minéralogique de chaque roche, placez les lettres correspondant à chaque roche dans le diagramme de stabilité afin de retrouver leurs conditions PT de formation. d. Découpez les étiquettes correspondant à chaque roche et placezles dans l’annexe 1. • • • • • Conditions de fusion de la péridotite et géotherme dans une zone de subduction : Document 1 Microscope polarisant Fiche d’identification des minéraux au microscope polarisant Lames minces de métagabbros des faciès : des schistes verts des schistes bleus éclogites • Transformations minéralogiques et domaine de stabilité de quelques minéraux : document 2 • Schéma présentant le métamorphisme des roches de la croûte océanique plongeante : annexe 1 Partie B – Le moteur de la subduction (chapitre 2) Actuellement, l’âge le plus élevé retrouvé pour une lithosphère océanique est d’environ 200Ma. On considère que c’est l’augmentation de la densité de la lithosphère océanique qui est le moteur de la subduction. Un modèle mathématique prenant en compte la densité de la lithosphère et de l’asthénosphère (doc 2p155) peut être créé pour prédire l’âge de la lithosphère à partir de laquelle la subduction peut se déclencher. Réalisez l’activité proposée dans le document 2p155, et indiquez si l’augmentation de la densité de la lithosphère océanique est le seul paramètre important dans le déclenchement d’une subduction. Document 1 - Conditions de fusion de la péridotite (déterminé expérimentalement) et géotherme dans une zone de subduction. Document 2 - Transformations minéralogiques et domaine de stabilité de quelques minéraux. Le géotherme de subduction indique ici l’évolution des conditions de pression et de température (conditions P/T) rencontrées par les roches de la croûte océanique (et non de la péridotite) d’une plaque en subduction. A - Métagabbro du faciès des schistes verts Plagioclase Pyroxène résiduel Chlorite : (Mg,Fe,Al)6(Si,Al)4O10(OH)8 Actinote : Ca2(Mg,Fe)5[Si8O22](OH,Fe)2 Hornblende résiduelle B - Eclogite Plagioclase résiduel Grenat : X3Y2(SiO4)3 avec X = Mg2+, Fe2+ ou Ca2+ et Y = Fe3+, Al3+ ou Cr3+ Jadéite : NaAl(SiO3)2 C - Gabbro Plagioclase : (Na,Ca)Al2Si2O8 Pyroxène : (Ca,Mg,Fe)2(Si,Al)2O6 D -Métagabbro du faciès des amphibolites Plagioclase Pyroxène Hornblende : NaCa2(Mg,Fe)4Si6Al3O22(OH)2 E - Métagabbro du faciès des schistes bleus Plagioclase Pyroxène résiduel Glaucophane : Na2Mg3Al2[Si8O22](OH)2 Annexe 1 – Métamorphisme des roches de la croûte océanique plongeante Rappel : les minéraux hydratés renferment des groupements -OH Annexe 1 – Métamorphisme des roches de la croûte océanique plongeante Rappel : les minéraux hydratés renferment des groupements -OH
