Devoir de TS du 18 mars 2011 - CORRECTION Rappel du sujet : la

Devoir de TS du 18 mars 2011 - CORRECTION
Rappel du sujet : la subduction, Restitution organisée des connaissances :
Présentez les roches magmatiques caractéristiques des zones de subduction, puis expliquez leur origine et mode de
formation. Cette explication prendra en compte le métamorphisme de la lithosphère océanique lié à la subduction. En
conclusion, les principales informations fournies dans les explications seront localisées sur un schéma d’une zone de
subduction. L’ensemble de l’exposé sera organisé à l’aide d’un plan indiqué par des titres de paragraphes.
Introduction (2 points) + plan (2 points)
Elle permet de définir le sujet, d’en préciser les limites, elle permet d’exposer un problème (la suite du devoir est
construite afin de résoudre le problème, en conclusion).
Pour ce sujet, vous pouvez, au moins, définir « zone de subduction » (1 points): une zone de subduction est une zone de
convergence de deux plaques tectoniques ; ce mouvement s’accompagne de l’enfoncement d’une plaque océanique sous
une autre plaque, continentale (les marges actives) ou océaniques (les arcs volcaniques).
Puis vous posez le problème (1 point) : Les zones de subduction sont caractérisées par une activité magmatique
importante, volcanique, en particulier (ceinture de feu autour du Pacifique, Antilles, etc.). Après avoir présenté les
roches magmatiques qui se forment dans les zones de subduction, nous montrerons leur mode de formation.
Puis vous exposez les idées importantes selon un plan logique, avec un plan apparent, et des transitions entre les
paragraphes. Définissez les notions importantes.
I Les roches magmatiques des zones de subduction (5 points)
On appelle roche magmatique les roches qui se forment par cristallisation du magma, roche à l’état liquide. Selon le
mode de refroidissement du magma, on distingue deux grandes sortes de roches magmatiques.
1) Les roches magmatiques volcaniques
Le magma qui se forme en profondeur s’échappe au niveau d’un volcan, sous forme de lave volcanique. Dans les zones
de subduction, la lave est assez riche en silicium, ce qui la rend assez visqueuse. La lave s’écoule difficilement des
volcans, et les gaz, emprisonnés à l’intérieur, sont responsables d’explosions. Il s’agit d’un volcanisme explosif,
dangereux, par opposition au volcanisme effusif des dorsales océaniques ou des points chauds.
Lorsque la lave s’écoule en surface, elle se refroidit rapidement et se solidifie. Les roches formées ont une
structure microlitique (présence de petits cristaux dans un verre non cristallisé). Selon sa composition chimique, la
roche peut être de l’andésite (teneur moyenne en Si, avec des cristaux de feldspath plagioclase et pyroxène, sans
quartz) ou de la rhyolite (plus riche en Si, renferme des cristaux de quartz).(quartz = SiO2)
2) Les roches magmatiques plutoniques
Le magma ne remonte pas toujours jusqu’à la surface. Il peut former un vaste massif qui refroidit et cristallise
lentement, en profondeur. Les roches formées ainsi ont une structure grenue (cristaux jointifs). Selon sa
richesse en silicium, la roche peut être de la diorite (teneur moyenne en Si, pas de quartz) ou de la granodiorite,
ou du granite (plus riche en Si, cette roche contient du quartz et du feldspath). Ces roches forment la famille des
granitoïdes.
II Origine des roches magmatiques (8 points)
Les roches magmatiques se forment à partir d’un magma. Quelle est l’origine du magma ?
1) Conditions de formation du magma dans une zone de subduction.
Le magma se forme en profondeur, dans la plaque chevauchante, au niveau ou la plaque plongeante se trouve à 100
km de profondeur. Cette profondeur correspond à la base de la lithosphère, la roche présente est la péridotite.
Pourquoi cette roche fond-elle à ce niveau ? L’étude en laboratoire montre que les conditions de température et
pression qui règnent à 100km ne sont pas suffisante pour déclencher la fusion partielle de la péridotite, sauf si
celle-ci est hydratée. Comment l’eau est-elle apportée à si grande profondeur ?
2) Le métamorphisme de la plaque plongeante libère de l’eau à grande profondeur
 Métamorphisme de la lithosphère océanique avant la subduction
La plaque qui s’enfonce dans une zone de subduction est formée par la lithosphère océanique. Celle-ci comprend la
croûte océanique (basalte et gabbro) et le manteau supérieur (péridotite rigide).
La lithosphère océanique se forme au niveau des dorsales océaniques. Puis elle se refroidit et s’enrichit en eau au
cours de son vieillissement. Les roches qui la composent subissent alors une première transformation par
métamorphisme. Le métamorphisme est la modification de la structure et de la composition minéralogique d’une
roche, à l’état solide, sous l’effet de changements de température et de pression. Ainsi, au cours du temps, le
gabbro (formé de pyroxène et plagioclase) se transforme en métagabbro à amphibole horneblende, puis en schiste
vert (ou métagabbro à chlorite). Ces transformations chimiques nécessite un apport d’eau et l’eau est intégrée dans
les nouveaux minéraux.
 Métamorphisme de la lithosphère océanique au cours de la subduction
Au cours de la subduction, les roches de la lithosphère océanique subissent une augmentation de pression. Elles
sont transformées par un nouveau métamorphisme. De nouveaux minéraux se forment, comme le glaucophane (dans
le métagabbro « schiste bleu »), puis le grenat et la jadéite (dans l’éclogite). Or ces transformations
minéralogiques sont des réactions qui libèrent de l’eau. Elles se produisent à 100 km de profondeur, environ : il y a
donc libération d’eau à cette profondeur par la lithosphère océanique plongeante.
3) Formation du magma et sa remontée vers la surface
L’eau libérée par le métamorphisme infiltre la plaque chevauchante, au niveau du manteau supérieur, formé de
péridotite. Cet apport d’eau permet d’atteindre les conditions de fusion partielle de la péridotite. Des poches de
magma se forment. A l’état liquide, la roche est moins dense, elle remonte vers la surface. En remontant, le magma
peut cristalliser en profondeur et former des plutons, ou le magma remonte vers la surface, pour former les
volcans.
Conclusion (3 points)
Le magmatisme des zones de subduction a une origine complexe, qui fait intervenir la transformation
métamorphique de la lithosphère océanique enfouie. Il ya d’abord formation d’un magma en profondeur, puis le
magma remonte. Le refroidissement du magma donne naissance aux roches magmatiques.
Le schéma suivant permet de situer les diverses étapes abordées (voir cours).