L’ensemble des zones de subduction de la planète se caractérise par une activité volcanique intense. Il existe nécessairement un lien entre subduction et genèse des magmas. OBJECTIFS : ANALYSER DES DOCUMENTS, REALISER DES EXPERIENCES, OBSERVER DES LAMES MINCES DE ROCHES DE LA CROUTE OCEANIQUE. Quelle est l’origine des magmas responsable de cette activité volcanique ? Quelles sont les conditions de genèse de ces magmas ? I. Activité 1 : Localisation de la zone de formation des magmas Les Andes Les Iles Tonga Kermadec 1. 2. 3. Légendez puis retracez sur les coupes obtenues dans le TP précédent, la plaque lithosphérique plongeante. Recherchez sur les deux coupes la profondeur minimale de la plaque lithosphérique plongeante à laquelle le magma se forme (à l’aplomb des volcans). Que constatez-vous ? À cette profondeur, quel type de roche est susceptible de fondre pour former les magmas ? II. Activité 2 : Retrouver les conditions de fusion du manteau lithosphérique Document 1 : Diagramme Pression (profondeur) – Température de la péridotite. Le Solidus indique le passage d’un état solide de la péridotite à un état partiellement liquide de la péridotite. Plus vous vous déplacez vers la droite du graphique, plus le pourcentage de péridotite à l’état liquide est important (fusion partielle de plus en plus importante). Lorsque vous dépassez le Liquidus, la totalité de la péridotite est à l’état liquide. Document 2 : Quelques données. Profondeur (km) Solidus sec (°C) Liquidus (°C) 0 1200 1250 1300 1400 1550 1750 1850 1900 1950 2050 2250 2450 -20 -40 -80 -160 -240 4. 5. géotherme dorsale (°C) 0 1000 1300 1450 1500 1510 Géotherme subduction (°C) 0 230 480 800 1150 1230 À l’aide du document 2, complétez une feuille de calcul Excel puis tracez un graphique (nuage de points) ; par défaut, le logiciel ne sélectionne pas les bonnes abscisses et ordonnées dans ce cas précis ; faites un clic droit dans le graphique et choisissez « sélectionner les données » puis cliquez sur « changer de ligne ou de colonne ». Cliquez sur les axes et ajoutez des graduations principale et secondaire. Imprimez puis, éventuellement, retracez les courbes obtenues sur le document 1. Que constatez-vous ? Cela vous pose-t-il un problème ? Document 3 : Solidus d’une péridotite hydratée Profondeur (km) 0 20 40 80 160 240 Température (°C) 1200 1000 900 800 1000 1600 6. 7. À l’aide du document 3, tracez le Solidus en vert sur le document 1 (et sur votre feuille imprimée précédemment) d’une péridotite hydratée. Que constatez-vous ? Émettez une hypothèse concernant le problème qui se pose dans la question 5. III. Activité 3 : Retrouver l’origine de l’eau permettant la fusion des péridotites Document 1 : La transformation de la lithosphère océanique plongeante La croûte océanique est composée essentiellement d’une roche magmatique plutonique : le Gabbro constitué de deux minéraux : le plagioclase et le pyroxène. Après sa formation au niveau de la dorsale océanique, le Gabbro subit des transformations minéralogiques qui sont liées à l’action de l’eau de mer. Suite à l’hydratation du Gabbro, deux réactions chimiques se réalisent : Plagioclase + pyroxène + eau Amphibole Plagioclase + amphibole + eau Chlorite + actinote Ainsi, lors de la plongée de la croûte océanique dans le manteau au niveau des zones de subduction, le Gabbro qui s’appelle Métagabbro est constitué de trois voire quatre minéraux : le plagioclase, le pyroxène, l’amphibole (pyroxène hydraté) et l’actinote + chlorite. Suite à l’enfoncement du Métagabbro dans le manteau, une réaction chimique se produit : Plagioclase + chlorite glaucophane + eau On trouve ainsi dans la croûte océanique subduite, une roche issue de la transformation à haute pression du Métagabbro : l’éclogite. Cette éclogite est formée de trois minéraux : le Glaucophane, le Grenat et la Jadéite. Document 2 : Diagramme Pression – Température montrant les conditions de température et de pression dans lesquelles les minéraux composant la croûte océanique peuvent être stable. 8. 9. Indiquez sur le document 2, les conditions de pression et de température où se trouvent le Gabbro, le Métagabbro et l’éclogite. Indiquez les variations de pression et de température que doit subir un Métagabbro pour se transformer en Eclogite. Quel phénomène permet d’expliquer ces variations ? 10. Quel produit est libéré lors de cette transformation ? à partir de quelle profondeur ? 11. Quelle est l’origine de l’eau permettant d’aboutir à un solidus hydraté ? BILAN 12. Rédigez un texte permettant d’expliquer l’origine des magmas à partir des mots suivants : Fusion partielle Hydratation Géotherme Lithosphère océanique Péridotite Enfoncement Magma Haute pression Basse température Métagabbro Éclogite.