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CONVERGENCE.
1. Idée de sujet I
Les zones de subduction ou marges actives n’apparaissent pas en mouvement à l’échelle
humaine.
Toutefois ces zones présentent des marqueurs topographiques (reliefs), tectoniques (foyers
des séismes, prisme d’accrétion déformé), thermiques et magmatiques de la subduction.
Vous présenterez ces différents marqueurs dans un texte structuré et vous situerez ces
témoignages sur un schéma d’une zone de subduction.
2. Sujet de type I : Restitution organisée des connaissances.
La mobilité des plaques lithosphériques entraîne des modifications de la répartition des masses
continentales. L’affrontement de deux lithosphères continentales est à l’origine de chaînes de montagnes
dites de collision.
En utilisant les marqueurs morphologiques, structuraux et tectoniques, montrer que les chaînes de
collision résultent d’un raccourcissement et d’un épaississement de la lithosphère continentale. Illustrer
l’exposé structuré par des schémas soignés.
3. Sujet de type I : Restitution organisée des connaissances.
Les zones de subduction sont caractérisées par une importante activité magmatique qui se manifeste
par de spectaculaires éruptions très dévastatrices.
En utilisant vos connaissances et en élaborant un plan structuré, montrer comment peut se former le
magma dans ces zones de convergence.
4. Sujet de type I : Restitution organisée des connaissances.
Des déformations de la lithosphère sont observées à la frontière des plaques convergentes. Elles sont
particulières au niveau des zones de collision.
En utilisant vos connaissances et en élaborant un plan structuré, présenter ces déformations
caractéristiques avant de montrer comment la construction d’un modèle analogique permet d’expliquer leur
genèse mais peut être remis en cause.
CORRIGE sujet 1.
INDICATEUR DE CORRECTION ET PROPOSITION DE BAREME
PARTIE 1 (10 points). Sujet Subduction
Éléments de réponse attendus
Introduction :
présente, pose le problème, annonce le plan réellement suivi.
Un plan apparent n’est pas exigé
Définitions clés (en introduction ou développement) :
Zone de subduction ou marge active
Conclusion avec bilan répondant au sujet et ouverture.
Marqueurs topographiques :
Reliefs positifs : cordillère (subduction océan-continent), arc magmatique
(subduction intra-océanique) ;
Relief négatif : fosse.
Les marqueurs tectoniques :
Plan de Bénioff : répartition particulière des foyers des séismes ;
Prisme d’accrétion : formations sédimentaires plissées et faillées (failles
inverses).
Les marqueurs thermiques :
Flux faible indiquant un enfouissement de matériaux froids (vitesse trop
importante pour réchauffement). Schéma possible.
Les marqueurs magmatiques :
Un volcanisme explosif.
Des roches magmatiques effusives : andésite et ryolite.
Des roches magmatiques plutoniques : les granitoïdes.
Schéma bilan annoté, titré, clairement présenté.
Barème
1 point
1 point
2 points
2 points
1 point
1 point
2 points
Total : 10 points
CORRIGE sujet 2.
Introduction : les chaînes de collision résultent de la convergence des plaques lithosphériques qui amènent
en contact deux marges continentales passives jadis séparées par un océan.
Problème : comment évolue la lithosphère lorsque la convergence aboutit à la rencontre de
deux lithosphères continentales ?
Par l’examen successif des marqueurs morphologiques et structuraux puis tectoniques, nous montrerons ici
l’épaississement et le raccourcissement qui président à la formation d’une chaîne de montagnes.
I. Les indices d'un épaississement : une topographie particulière
Topographie = figuration des formes du terrain sur une carte.
Dans les Alpes, l’épaississement de la croûte est mis en évidence par :
 des reliefs élevés (Mont Blanc à 4807 m) : marqueurs morphologiques omniprésents dans les Alpes.
 une racine c'est-à-dire un épaississement de la croûte continentale, le Moho pouvant descendre
jusqu’à 70 à 80 Km de profondeur. La connaissance de ces marqueurs structuraux découle de
l’observation et de l’analyse de profils sismiques.
II. Les marqueurs tectoniques d'un raccourcissement
1) Des plis.
Il s’agit de marqueurs tectoniques prouvant un raccourcissement qui s’effectue de façon continue.
2) Des failles inverses.
Ces autres marqueurs tectoniques prouvent un raccourcissement discontinu. Les failles inverses provoquent
un raccourcissement, contrairement aux failles normales (vue en 1°S) témoins d’une extension.
3) Des charriages.
Nappe de charriage = ensemble de terrains qui a été déplacé (allochtone) et est venu recouvrir un autre
ensemble ‘autochtone) dont il était éloigné à l’origine.
Lorsque deux lithosphères continentales se rencontrent, les marges continentales se raccourcissent et
s'épaississent, ce qui aboutit à la formation d'une chaîne de montagne. Les conséquences les plus
visibles du raccourcissement et de l'épaississement de la croûte continentale sont :
- une topographie particulière (des reliefs élevés associés à une racine crustale),
- des plis, des failles et des charriages.
Comment les modèles analogiques permettent-ils de comprendre des phénomènes qui se sont déroulés il y a
une centaine de millions d’années ?
Ne pas oublier les schémas illustrant les différents paragraphes.
CORRIGE sujet 3.
Introduction : Dans les zones de subduction, le volcanisme est situé loin de la fosse (plusieurs centaines de
km). C’est un volcanisme explosif qui se caractérise par des éruptions de laves très visqueuses qui
s’écoulent difficilement et bloquent parfois la cheminée du volcan (formation d’andésite, de rhyolite).
Si le magma poursuit son ascension, il pousse ce « bouchon », provoquant des explosions spectaculaires,
donnant des nuées ardentes.
Dans des régions soulevées puis érodées, on peut aussi observer à l’affleurement, des plutons de
granitoïdes : granites ou granodiorites.
Les roches magmatiques, bien que de textures différentes, ont des compositions voisines et proviennent
donc de magmas de même origine.
Pb : comment se forme le magma ?
Quelles roches fondent pour donner naissance au magma ?
Nous rechercherons ici les roches à l’origine du magma puis les mécanismes responsable de la fusion.
I. Les roches à l’origine du magma.
Hypothèses :
Le magma provient de la fusion des péridotites du manteau de la plaque chevauchante ;
Le magma provient de la fusion de la plaque plongeante.
On peut réfuter la deuxième hypothèse car nous avons vu, lors de l’étude du plan de Benioff, que la plaque
plongeante est rigide, même en profondeur, puisqu’elle donne naissance à des séismes.
Quels sont les mécanismes qui permettent la fusion partielle ?
II. Les mécanismes responsables de la fusion partielle de la péridotite.
Nous avons vu en 1°S, qu’au niveau des dorsales la remontée de l’asthénosphère génère une décompression à
l’origine de la fusion partielle du manteau. Ce phénomène ne peut exister ici.
Dans une zone de subduction la température est insuffisante pour permettre la fusion des péridotites car le
géotherme est situé en deçà du solidus sec (au delà duquel il y a fusion partielle : solide + liquide).
Si la péridotite est hydratée, la forme du solidus évolue et recoupe alors le géotherme de la zone de subduction
pour une profondeur comprise entre 80 et 190 km et 800 à 1200°C.
Le magma provient de la fusion partielle des péridotites au-dessus du plan de Bénioff, cette fusion est due à
l’hydratation du manteau.
Pb : d’où vient cette eau ?
III. L’origine de l’eau lors de la subduction.
1) Des roches hydratées.
Les roches du plancher océanique (basaltes, gabbros), en s’éloignant de la dorsale, s’hydratent, on parle de
métamorphisme hydrothermal.
Des minéraux hydroxylés (qui incorporent des ions OH- dans leur structure) comme les amphiboles, la
chlorite composent ces roches.
2) Libération de l’eau au cours du métamorphisme.
Lors de la subduction, ces roches hydratées subissent des conditions de P très forte, elles perdent alors leur eau
au cours des transformations minéralogiques du métamorphisme HP/BT.
Deux indices révèlent les fortes pressions subies par les roches :
- en observant des échantillons ou des lames minces, on constate une orientation préférentielle des minéraux
formant des lits (clairs / sombres) ;
- les minéraux originels ne sont plus stables et se transforment en d’autres minéraux anhydres.
On définit alors des faciès correspondant à des associations de minéraux stables dans certaines conditions :
pression
Gabbro SV
plagioclase,
chlorite
Schiste bleu
glaucophane
Eclogite
grenat,
jadéite
L’eau provient de la déshydratation des roches de la plaque plongeante. Le long du plan de Bénioff, les
roches de la lithosphère océanique sont soumises à des conditions de pression et de température différentes
de celles de leur formation. Elles se transforment et se déshydratent. Des minéraux caractéristiques des
zones de subduction apparaissent.
Réaliser ici un schéma d’une zone de subduction (exemple fourni, extrait du site académique de Nantes, pour
les élèves de 4°, il faut y ajouter le métamorphisme de subduction avec libération d’eau)
Conclusion.
La convergence se traduit par la disparition de lithosphère océanique dans le manteau, ou subduction qui
s’accompagne d’une déshydratation des roches qui s’enfoncent. L’eau libérée permet la fusion de la
péridotite de la plaque chevauchante entraînant la naissance de magmas à l’origine de roches magmatiques
plutoniques et effusives.
Mais que se passe-t-il quand la subduction se bloque par affrontement de deux lithosphères continentales ?
CORRIGE sujet 4.
Introduction : Dans les Alpes, on observe d’importants reliefs atteignant des altitudes impressionnantes
(Mont Blanc : 4807 m).
Comment peut-on expliquer la formation de tels reliefs ?
Hypothèses :
 On peut voir sur le terrain des indices du mode de formation de la chaîne de montagnes.
 On peut modéliser ces déformations pour comprendre leur mode de formation.
Dans un premier temps nous présenterons ces déformations des chaînes de collision avant d’étudier 2
modèles analogiques, les informations fournies et limites.
I.
Les indices de la collision.
A. Une topographie particulière
La topographie est la figuration des formes du terrain sur une carte.
Dans les Alpes, l’épaississement de la croûte est mis en évidence par :
 des reliefs élevés (Mont Blanc à 4807 m)
 une racine c'est-à-dire un épaississement de la croûte continentale, le Moho pouvant descendre
jusqu’à 70 à 80 Km de profondeur. On déduit ces dernières informations de l’observation de profils
sismiques.
B. Des plis.
Dans les Alpes, de nombreux affleurements montrent des déformations à grande échelle (plusieurs
kilomètres) ou petite échelle (au niveau de l’échantillon, de la lame mince). Il s’agit d’anticlinaux*
(convexité tournée vers le haut) ou de synclinaux* (convexité tournée vers le bas). Les plis sont parfois
couchés* ou même faillés.
C. Des failles inverses.
Parfois la continuité latérale des strates est interrompue, il y a décalage vertical des strates : on parle de
faille*.
D. Des charriages.
La datation absolue permet parfois de dater des ensembles rocheux qui reposent sur des couches qui sont
plus jeunes. Cela s’oppose au principe de superposition qui dit que toute couche est plus récente que celle
sur laquelle elle repose (datation relative). On peut alors en déduire qu’un ensemble de terrains a été déplacé
(allochtone) et est venu recouvrir un autre ensemble (autochtone) dont il était éloigné à l’origine : on parle
de nappe de charriage*.
Comment peut-on expliquer ces observations ?
Hypothèse : par la modélisation.
II. Modèle analogique et explication de la genèse d’une chaîne de montagnes.
A. Deux modèles et leurs limites.
1) Un modèle en pâte à modeler.
Trois couches de pâte à modeler* permettent d’exercer des contraintes orientée, d’un côté, ou des 2 côtés…
et d’obtenir de plis symétriques, couchés…
On en déduit que les plis sont des marqueurs tectoniques prouvant un raccourcissement qui s’effectue de
façon continue.
Le problème majeur rencontré dans l’utilisation de ce modèle est la « souplesse » de ce modèle qui ne
« casse » pas quelles que soient les contraintes exercées.
2) Un modèle en plâtre.
Dans un aquarium muni d’une plaque latérale pour exercer des forces de compression, on dispose 3 ou 4
couches de plâtre de couleurs différentes*. On pousse alors la plaque et on observe le résultat obtenu selon
la contrainte exercée.
Une faible contrainte entraîne la formation de plis mais très vite des failles inverses apparaissent car le
matériau utilisé (plâtre) ne réagit pas comme les roches, qui sont plus « compactes ».
On voit très bien, grâce à ce modèle le raccourcissement des terrains accompagné d’un important
épaississement. Les charriages sont aussi très visibles par la superposition des couches.
B. Les indices d'un raccourcissement
1) Des plis.
Il s’agit de marqueurs tectoniques prouvant un raccourcissement qui s’effectue de façon continue.
2) Des failles inverses.
Ces autres marqueurs tectoniques prouvent un raccourcissement discontinu. Les failles inverses provoquent
un raccourcissement, contrairement aux failles normales (vue en 1°S) témoins d’une extension.
3) Des charriages.
Nappe de charriage = ensemble de terrains qui a été déplacé (allochtone) et est venu recouvrir un autre
ensemble ‘autochtone) dont il était éloigné à l’origine.
Conclusion : Lorsque deux lithosphères continentales se rencontrent, les marges
continentales se raccourcissent et s'épaississent, ce qui aboutit à la formation d'une chaîne
de montagne. Les conséquences les plus visibles du raccourcissement et de l'épaississement
de la croûte continentale sont :
-
-
une topographie particulière (des reliefs élevés associés à une racine crustale),
des plis, des failles et des charriages.
Les modèles analogiques permettent de comprendre la mise en place de ces déformations, inaccessibles à
l’échelle humaine, mais présentent des limites et nécessitent la multiplication de modèles différents pour
confirmation.
Les modélisations par ordinateur, grâce aux images de synthèses vont sans doute dans l’avenir, nous
apporter des informations complémentaires.
Remarque : les * indiquent des parties dans lesquelles un schéma est nécessaire.