La convergence lithosphérique et ses effets Sujet : L’origine du volcanisme des fosses de subductions : Expliquez comment la plongée d’une lithosphère océanique entraine la genèse d’un magma a l’origine du volcanisme des zones de subduction. Vous illustrerez votre explication par un schéma situant les différents éléments d’une zone de subduction entrant en jeu. La région des Antilles ou encore celle de la Cordillères des Andes sont qualifiées de zone de subduction. Une zone de subduction est une limite où les plaques lithosphériques sont en convergence (se rapprochent l’une de l’autre). Une plaque océanique, plus dense, plonge sous une autre plaque (océanique ou continentale). L’activité sismique de ces zones est intense (séismes violents, témoins d’une marge océanique active). Cela s’accompagne d’une fusion partielle de du manteau qui peut donner lieu à un volcanisme. Pb : Comment la plongée d’une lithosphère océanique entraîne-t-elle la formation d’un magma à l’origine du volcanisme des zones de subduction ? I) Les mécanismes d’une zone de subduction: A) Quelques caractéristiques : Les plaques qui convergent en subduction sont caractérisées par la présence d’une fosse océanique étroite et très profonde. On retrouve ce phénomène en bordure de certains continents ou alignements d’îles, par exemple la fosse qui longe les côtes ouest de l’Amérique du Sud est profonde de 8 km. La fosse sous-marine la plus profonde actuellement connue est la fosse des Mariannes (nord-ouest de l’océan Pacifique) qui est de 11 km. Le fond océanique à une profondeur moyenne de 4 km (plaines abyssales). Au-delà de la fosse on retrouve des chaînes de volcans, et la distance entre le fond de la fosse et le sommet d’un volcan peut aller jusqu’à 15 km. Ainsi les zones de subduction sont caractérisées par l’association de reliefs « négatifs » et de reliefs « positifs ». B) La répartition des foyers sismiques et anomalies thermiques : On observe qu’en s’éloignant de la fosse (se rapprochant d’un continent ou d’un arc insulaire), la profondeur des hypocentres (foyers des séismes) augmente. Les plus superficiels sont à environ 100 km, et les plus profonds à environ 800 km. Ils s’inscrivent alors dans un plan plus ou moins incliné appelé plan de Bénioff. Cette distribution géométrique des foyers dessine le plongement d’une plaque océanique, c’est-à-dire d’une portion rigide de lithosphère à l’intérieur du manteau plus chaud et ductile. Ainsi, au niveau de cette zone, le flux géothermique (circulation de chaleur dans la terre) présente deux anomalies. La première est dite anomalie « négative », car au niveau de la fosse la plaque plongeante est relativement froide et le flux géothermique est faible. La seconde est dite anomalie « positive », car au niveau du continent ou de l’arc insulaire le flux de chaleur est élevé (matériel chaud sous les édifices volcaniques). Exemple d’une zone de subduction : les points situant les foyers des séismes, du moins intense (jaune) au plus intense (noir), forment le plan de Bénioff. Vieillissement de la lithosphère océanique II) Le magmatisme d’une zone de subduction : A) Les roches magmatiques des zones de subduction : Les roches magmatiques sont issues du refroidissement du magma. L’accumulation de ces magmas chauds à la surface de la plaque chevauchante explique les anomalies thermiques positives observées. Les variations de température et de pression sont à l’origine de la formation de roches de même composition mais de structures différentes. En effet les magmas andésitiques sont émis en surface au niveau de volcans (andésites, rhyolites) ou sont refroidis en profondeur (diorites, grano-diorites). Cela dépend de leur viscosité qui augmente en fonction de leur teneur en silices. Ces phénomènes sont à l’origine de la création d’une quantité considérable de croûte continentale B) L’origine du magmatisme : Lorsque la lithosphère s’enfonce dans le manteau asthénosphérique déformable et plus chaud, elle se réchauffe à son tour. Mais sa température reste relativement froide et la plaque garde sa rigidité jusqu’à des profondeurs importantes (plusieurs centaines de kilomètres). Ceci explique les anomalies thermiques négatives observées et l’alignement des nombreux foyers sismiques sur le plan de Bénioff. La lithosphère, composée de schistes verts, subis un métamorphisme. Les minéraux des roches, déstabilisés par des changements de température et de pression, se transforment. Leur composition chimique ne varie presque pas, mais on note la formation de schistes bleus puis d’éclogites. La croûte océanique qui subit la subduction est très hydratée. Les basaltes et gabbro sont transformés par des circulations hydrothermales en minéraux verts riches en eau (schistes verts). Le métamorphisme des roches océaniques, se produisant lors de la subduction, se caractérise par une déshydratation des roches (minéraux formés de plus en plus pauvres en eau). Cette eau libérée hydrate le manteau et diminue sa température de fusion. Déplacement du solidus grâce à l’hydratation de la plaque supérieur On obtient un magma mantellique assez pauvre en silice. En remontant il peut déclancher une fusion partielle de la croûte. Cela donne naissance au magma qui migre vers la surface. Ainsi il y a formation de volcans à l’arrière des zones de subduction. Roches magmatiques FUSION PARTIELLE DU MANTEAU H2O H2 O Schistes verts Schistes bleus Éclogites Roches métamorphiques de la lithosphère Océanique en subduction. Pour conclure, la plaque océanique plonge dans le manteau plus chaud et plus déformable selon un plan incliné (plan de Bénioff). L’augmentation de la densité de la lithosphère océanique est le principal moteur de la subduction. Le magmatisme provient de la fusion partielle du manteau. Le métamorphisme de la plaque plongeante fourni l’eau nécessaire à la fusion. Ces phénomènes sont à l’origine du volcanisme des zones de subduction. SCHÉMA BILAN : page 197 du manuel. + ACTUALITÉ SCIENTIFIQUE : Le dimanche 25 mars 2012, James Cameron, le réalisateur de Titanic, est devenu le premier homme à explorer en solo pendant plusieurs heures, la fosse des Mariannes, à un record de 10 898 mètres de fond. Agé de 57 ans, il a plongé seul à bord d'un mini sous-marin de huit mètres de long, le Deepsea Challenger, aussi appelé "la torpille verticale". L'appareil, qui a nécessité huit années de recherches, a été conçu pour descendre à la vitesse de 150 mètres par minute. Il lui a fallu deux heures et trente-six minutes pour la descente. La remontée, plus rapide que prévu, a pris 70 minutes. (Wikipédia) Elisa L’HERMITE TS1