Convergence lithosphérique et ses effets

Convergence lithosphérique et ses effets
Convergence : rapprochement de deux plaques lithosphériques :
_ une plaque plonge sous une autre, la plus dense
_ deux plaques rentre en collision, même densité.
Rappels :
_ Croute continentale et océanique (maximum 50 km) : solide
Croute continentale + croute océanique + manteau lithosphérique = lithosphère
_ Asthénosphère (responsable du mouvement des plaques)
_ Manteau supérieur et inférieur (jusqu’à environ -2900 km) : solide
_ Noyau externe (jusqu’à -5100 km) : liquide
_ Noyau interne (jusqu’à -6500 km) : solide à cause de la pression
Au niveau de la dorsale on fabrique de la lithosphère océanique, mais le volume de la Terre
est constant : que devient la lithosphère océanique ?
I Fonctionnement des zones de subduction
p190
A/ Les marqueurs des zones de subduction
_ Des séismes par le frottement de la plaque subduite sur la plaque chevauchante.
_ Des volcans explosifs par la fusion des roches sous la plaque chevauchante.
Les zones de subduction sont des marges activent qui délimites les plaques lithosphériques.
_ Un fort relief positif (environ 7000m) du a une chaine de volcans, parallèle à la frontière de
plaque et sur la plaque chevauchante. C’est une cordillère (océan-continent). Le Japon est un
arc insulaire (océan-océan).
_ Une fosse océanique, fort relief négatif (jusqu’à 10km) due à la courbure de la plaque
subduite.
_ Un haut flux thermique du au remonté de magma.
_ Un bas flux thermique du à la subduction d’une plaque océanique froide.
Double anomalie : relief et thermique.
_ Des failles inverses sur la plaque chevauchante qui traduise qu’il y a bien une compression.
_ Le prisme d’accrétion, accumulation de sédiments qui proviennent du frottement de la
plaque subduite sur la plaque chevauchante qui stagne et peuvent émerger en bouchant la
fosse, on y retrouve un bloc de failles inverses.
Exemple :
TP 2 sismolog
Exercice 5 p213 :
Coupe AB : 40° environ
Coupe CD : 50° environ
Pour une même plaque il n’y a pas le même angle d’un endroit à un autre.
Coupe AB
coupe CD
Erosion importante, plissement due
moindre érosion et compression, failles
Aux compressions, failles inverses plus
inverses en grand nombre, 4 volcans,
Nombreuses que les normales, pas de
peu de roche plutonique car moins compressé
Volcans, roches plutoniques, le magma
le magma peut donc remonter
Ne peut pas remonter il reste au fond
La plaque océanique est moins dense AB qu’en CD.
L’âge de la lithosphère plongeante dépend de la distance entre la dorsale et la fosse, plus la
distance est grande plus elle est dense et plus elle plonge verticalement et moins il y a de
compression sur la plaque chevauchante.
B/ Les transformations de la plaque subduite
Voir TP3
Les gabbros de la lithosphère océanique subduite s’éloignent de la dorsale et vont se
métamorphiser et ainsi devenir des roches métamorphiques.
Gabbro  (H20 et baisse t°) schiste vert  (augmentation pression et diminution H20)
schiste bleu  (perte H20 et forte augmentation pression et augmentation t°) éclogite
(anhydre = sans OH)
L’eau libérée par la plaque subduite va aller hydrater le manteau lithosphérique de la plaque
chevauchante (péridotites).
C/ L’origine du magmatisme de la subduction
Rappel : état d’une roche
> t°
x
C
S
S+L
xA
P↓
xD
L
xB
Courbe du liquide (anhydre)
courbe du solide (anhydre)
P = pression et t° = température
S = solide et L = liquide
: solide ou liquide hydraté
Roches : A : S
B : S(40%) L(60%)
C : S(10%) L(90%)
D:L
L’hydratation abaisse son point de fusion.
Doc 3a p 199 :
Il traduit l’état des péridotites en fonction de la pression et de la température.
L’eau de la plaque subduite hydrate les péridotites de la plaque chevauchante et abaisse leur
point de fusion ce qui permet l’apparition d’une zone de fusion partielle des péridotites vers
65 km de profondeur jusqu’à 150 km de profondeur.
Le magmatisme des zones de subduction ne provient pas de la fusion de la plaque subduite
mais d’une fusion partielle des péridotites de la plaque chevauchant à cause de leur
hydratation.
Ce magmatisme crée des roches plutoniques en profondeur (granite et diorite : granodiorite) et
des roches du volcanisme explosif (andésite ou rhyolite).
Voir TP 4
D/ Le moteur de la subduction
2 p194 :
C’est la densité de la lithosphère océanique.
Au fur et à mesure de l’éloignement de la dorsale la chaleur diminue et le géotherme de
1300°C devient de plus en plus profond. Au fil du temps la lithosphère accumule des
sédiments qui se transforment en roches sédimentaires.
En théorie la lithosphère océanique devrait entrer en subduction dès qu’elle atteint l’âge de
25M6 années puisque sa densité est supérieure à l’asthénosphère. Mais l’asthénosphère n’est
pas liquide donc elle exerce une résistance mécanique et retarde la plongée.
La dorsale a une faible influence sur l’entrée en subduction.
Conclusion :
Comparaison des deux types de subduction :
océan-océan
points communs
_
arc insulaire
_ le prisme peut ressortir
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
volcans explosifs
prisme d’accrétion avec
failles inverses
fosse
océan-continent
cordillère
le prisme ne ressort pas car
croûte continentale trop haute
bassin d’arrière ou
d’avant arc
séismes et plan de Bénioff
croûte océanique, asthénosphère
et manteau lithosphérique
roches magmatiques
fusion partielle des péridotites
schiste vert, schiste bleu, et
Eclogite
ajout ou enlèvement de l’eau des
roches de la croûte océanique
zone d’hydratation
+/- anomalie t° et reliefs
croûte continentale
Que se passe-t-il lorsque deux lithosphères continentales se rencontrent ?
II La collision : formation des montagnes
Deux lithosphères continentales de densité égale et inférieur à l’asthénosphère ne peuvent pas
entrer en subduction et forment un relief montagneux : orogenèse.
Rappels :
Lithosphère océanique :
_ roches sédimentaires
_ basaltes en cousins (pillow-lava)
_ basaltes en filon
_ gabbros +
_ péridotites
croûte
+ + ++
+ +
manteau
lithosphérique
A/ Les marqueurs de la collision
p117
On retrouve des failles inverses, synonyme de compression des roches cassantes entre les
deux lithosphères continentales.
Des plissements, synonyme de compression pour les roches plus souples et se retrouvent
parfois basculés, retournés.
Des nappes de charriage due à des failles horizontales qui provoquent un déplacement de
roches éloignés qui vont se superposer, se chevaucher. Le chevauchement est sur des petites
distances et la nappe de charriage sur des grandes distances. Encore due à la compression.
p220
On retrouve tout un tas de chose de la présence d’un océan. Des ophiolites, des roches à
aspect de serpent, ensemble de roches : basalte, gabbro et péridotite, hydratées non subduite
que l’on retrouve au cœur des Alpes en altitude. Ces roches ont été très fortement
compressées.