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E. Fara
La subduction
INTRODUCTION
La création permanente de plancher océanique a niveau des dorsales devrait augmenter le
volume de la Terre. Or celui-ci est constant. Il doit donc y avoir un autre phénomène capable de
« résorber » le volume de matière ainsi produit. Ce phénomène est la subduction (définition)
Problématique : Quels sont les indices permettant de reconnaître la subduction ? Quels sont
les mécanismes et les conséquences de ce phénomène ?
I. LA RECONNAISSANCE DES ZONES DE SUBDUCTION
I. 1. Des reliefs très contrastés
Il existe des zones où les reliefs sont particulièrement contrastés : c’est le cas des
marges océaniques actives (définition et acteurs : lithosphère océanique et
continentale). Cartes des plaques lithosphériques + profils sur logiciel
sismolog.) : fosse, cordillère, arc magmatique.
I. 2. Une activité sismique et volcanique intense
Les marges océaniques actives sont aussi des zones où sismicité et volcanisme sont
particulièrement intenses: Ex : la « ceinture de feu » sur le pourtour du Pacifique,
les Antilles, etc… Zoom sur la côte ouest des Amériques :
- présence de volcans alignés de manière parallèle à la marge (Mont St Helens,
Popocatepetl)
- ces volcans sont de type « explosif »
- les séismes sont fréquents mais très particuliers (voir partie II).
I. 3. Des déformations tectoniques marquées
Des témoins de contraintes tectoniques compressives sont aussi localisés au niveau
des marges actives : failles inverses + structures plissées + prismes d’accrétion
sédimentaire (dont les axes sont parallèles au bord de la marge).
II. LE PLONGEMENT DE LA LITHOSPHERE OCEANIQUE (mécanismes de la subduction)
II. 1. Disposition des foyers sismiques et anomalies thermiques
A l’échelle mondiale, la plupart des séismes se produisent à de faibles profondeurs
(5-15 km). Mais au niveau des marges actives, les foyers sismiques peuvent être
localisés à plusieurs centaines de km de profondeur et ils sont distribués selon un
« plan » incliné sous la lithosphère continentale: le plan de Benioff. (Brahic et al.,
logiciel sismolog, etc…). Anomalies thermiques : principe de mesure et mise en
évidence par les flux géothermiques d’une double anomalie thermique négative
entre la fosse et l’arc, et d’une anomalie positive au niveau de l’arc/cordillère.
II. 2. Le métamorphisme des marges actives
Roches métamorphiques présentes au niveau des marges actives: exemples des
schistes bleu et des éclogites, à comparer avec gabbro/basalte (plancher océanique)
Composition minéralogiques différentes, mais même composition chimique les
roches métamorphiques identifient la litho océanique et les transformations qu’elle
a subies. Illustration avec métagabbros et diagramme P-T-t. Mise en évidence de la
libération d’eau quand P et T augmentent.
Les points II.1 et II.2 démontrent l’enfoncement de la lithosphère océanique. Mais
pourquoi sombre-t-elle ?
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II. 3. La densité de la lithosphère océanique
Evolution de la densité de la lithosphère océanique, mince et chaude lors de sa
formation ; épaisse, + froide et +dense lorsqu’elle s’éloigne de la dorsale (c’est le
manteau lithosphérique qui s’épaissit, la croûte garde la même épaisseur). Lors des
contraintes générées par l’affrontement avec la lithosphère continentale, la
lithosphère océanique s’enfonce sous la lithosphère continentale.
 1er schéma-bilan : au niveau des marges actives, la lithosphère océanique se transforme en
s’enfonçant sous la lithosphère continentale, et de l’eau est libérée en profondeur.
III. LA GENESE DE CROUTE CONTINENTALE (conséquence de la subduction)
III.1. Le volcanisme des marges actives
Roches typiquement émises par les volcans explosifs des marges actives (Mont StHelens, Montagne Pelée, Krakatoa, Vésuve): andésites. Roches variées appartenant
à différentes séries magmatiques.
III. 2. Les massifs de granitoïdes
Massifs volumineux de granitoïdes au niveau de l’arc magmatique, mis en évidence
par érosion. Composition chimique très différente de celle de la lithosphère
océanique ils doivent donc venir de la fusion partielles du manteau de la plaque
chevauchante. Mais d’où vient ce magma ?
III. 3. L’origine du magma dans les zones de subduction
Les isothermes ont une forme caractéristiques en « doigt de gants » au niveau de la
zone de subduction. De plus, les roches du manteau (péridotites) ne commencent à
fondre qu’à des températures élevées (montrer courbe de solidus). Cependant, on
peut montrer expérimentalement que le point de fusion de ces roches est abaissé en
présence d’eau (Brahic et al., etc..). C’est justement ce qui se passe lors du
métamorphisme associé à la subduction (point II .2). Le magma ainsi formé
participe activement à la genèse de la croûte continentale (Magmatisme
orogénique).
 2ème schéma bilan (on complète le premier): l’eau issue du métamorphisme est à l’origine
de la fusion partielle du manteau magma formant les plutons de granitoïdes et alimentant
les appareils volcaniques de l’arc magmatique.
CONCLUSION:
Diversité des roches au niveau des marges actives, témoins des différentes étapes de la
subduction. Considéré souvent comme un simple phénomène de « disparition », la subduction
est aussi génératrice de croûte continentale. Importance capitale de l’eau dans toutes les
étapes de la subduction et qui fait le lien entre les différents acteurs. Les reliefs générés
influent sur le climat et les êtres vivants :  on connaît les risques encourus par les
populations humaines vivant à proximité des volcans de types explosifs.
Sélection de Références de la liste officielle :
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Logiciel Sismolog
BRAHIC et coll. Sciences de la Terre et de l’Univers, Vuibert, 2006.
CARON et al. (2003) : Comprendre et enseigner la planète Terre. Ophrys
DERCOURT & PAQUET (1999) : Géologie : Objets et méthodes. Dunod
LALLEMAND (1999) : La subduction océanique. Gordon & Breach
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