Chapitre 3 - SVTfacile

Partie 1- Chapitre 3
LE MAGMATISME EN ZONE DE SUBDUCTION :
UNE PRODUCTION DE NOUVEAUX MATERIAUX CONTINENTAUX
Les zones de subduction sont des frontières convergentes où la lithosphère océanique plonge dans l’asthénosphère.
La subduction peut aboutir à la disparition d’un océan et à l’affrontement de deux lithosphères continentales, ce
qui entraine la formation d’une chaine de montagne. Les zones de subduction sont caractérisées par une activité
magmatique importante.
 Quelles sont les caractéristiques du volcanisme des zones de subduction ?
 Quelle est l’origine du magmatisme des zones de subduction ?
 Comment expliquer la production de matériaux continentaux au niveau des zones de subduction.
1- Le volcanisme des zones de subduction
L’activité magmatique des zones de subduction s’exprime en surface par un volcanisme important. Ce
volcanisme diffère de celui des dorsales océaniques et des points chauds.
Quelles sont les particularités du volcanisme des zones de subduction ?
Activité 1 : Manifestations volcaniques de la subduction (Vidéo + doc. 1à 4, p. 191)
Bilan 1
Les zones de subduction sont marquées par une activité volcanique importante et caractéristique. Les
éruptions sont explosives et violentes. Ce type d’éruption s’explique par l’importante viscosité des
laves liée en particulier à sa forte teneur en silice.
Lors d’un épisode éruptif, la lave, trop visqueuse pour pouvoir s’écouler facilement, se refroidit en
formant un véritable « bouchon » dans la cheminée volcanique. Les gaz provenant du dégazage du
magma s’accumulent alors dans la cheminée et, lorsque la pression des gaz devient trop importante,
elle pulvérise le bouchon et, souvent, toute la partie sommitale du volcan est décapitée. Cette
gigantesque explosion donne naissance à un énorme panache volcanique et à une nuée ardente, aérosol
composé de gaz, de cendres et de blocs de toutes tailles, porté à haute température et dévalant les
pentes à une grande vitesse (200 à 600 km par heure).

2- Les roches magmatiques de la subduction
Les zones de subduction présentent un magmatisme intense et donc une importante production de roches
magmatiques. Quelles sont les caractéristiques des roches magmatiques des zones de subduction ?
Activité 2 : Des roches volcaniques et des roches plutoniques (fiche TP n°4 +doc 1b nathan, p. 174) + doc.
1 à 3, p. 192-193)
Bilan 2 :
Dans les zones de subduction, comme les andes, il est souvent possible de constater la présence d’andésites
et de granodiorites. Ces roches partagent des compostions chimiques similaires de sorte qu’elles peuvent être
considérées comme les produits du refroidissement et de la cristallisation d’un même type de magma.
Les andésites sont des roches volcaniques à structure microlithique : la plus grande partie de la roche est
formée de microlites noyés dans un verre non cristallisé. Une telle structure révèle un refroidissement rapide
du magma en surface à la suite d’une éruption
Les granitoïdes sont des roches plutoniques à structure grenue. Elles sont entièrement cristallisées et
composées de phénocristaux. Une telle structure révèle un refroidissement lent en profondeur, à l’intérieur
d’une grosse « bulle » que l’on appelle un pluton.
D’un point de vue chimique, l’andésite et les granodiorites sont plus riche en silicium qu’un basalte et
montrent surtout la présence d’hydrogène qui, combiné à l’oxygène, rend compte de l a présence de minéraux
hydroxylées (micas et amphiboles).
Cette propriété est à mettre en parallèle avec la présence d’eau dans les gaz volcaniques émis et suggère la
présence d’eau dans les magmas à l’origine de leur formation.
3- L’origine du magma dans la zone de subduction
La formation du magma au niveau des dorsales océaniques provient de la fusion partielle des péridotites par
décompression du manteau à l’aplomb de la dorsale. Comment expliquer la formation du magma dans les zones
de subduction ?
Activité 3a : Géotherme et fusion partielle de la péridotite (doc. 1, p. 194)
Bilan 3a
Comme dans le cas des chambres magmatiques de dorsales, on peut considérer que le magma a pour origine la
péridotite du manteau. Un problème se pose pour admettre cette hypothèse : le géotherme des zones de
subduction ne permet pas d'obtenir une péridotite en fusion partielle, comme l'indique le premier graphe. En
revanche, si on observe le second graphe, on constate que le même géotherme traverse la zone de fusion
partielle si on est en présence de péridotite hydratée.

On peut donc affirmer qu'il n'y aura volcanisme de subduction que si et seulement si la péridotite mantellique
située au dessus de la plaque plongeante est hydratée. On peut facilement tirer du graphe que ce magma se
forme entre 80 et 150 km de profondeur, c'est à dire dans le manteau situé au dessus de la lithosphère
subduite.
Se pose alors le problème de l'origine de l'eau qui hydrate la péridotite.
Activité 3b : Des mouvements d’eau associés à la subduction (fiche TP n°5)
Bilan 3b
La croute océanique qui subit la subduction est très hydratée : lors de leur histoire océaniques, les basaltes
et gabbros qui la constituent, ont en effet été transformés par les circulations hydrothermales. Des
minéraux verts tels que le chlorite, un minéral très riche en eau, se sont formés, donnant à ces roches un
faciès particulier, celui des schistes verts
Lors de la subduction, la croute océanique se transforme et se déshydrate. Les roches de la croute
océanique entrainées dans la zone de subduction sont soumises à de nouvelles conditions de température et de
pression : elles se transforment à l’état solide (métamorphisme) et se déshydratent. Ces réactions
métamorphiques de haute pression aboutissent à la formation de minéraux caractéristiques, le glaucophane
(cf. faciès schiste bleu) puis la jadéite (cf. éclogite), de plus en plus pauvres en eau.
L’eau libérée lors de ce processus va hydrater les péridotites situées au-dessus et déclencher leur fusion
partielle à l’origine des magmas.

4- La mise en place de nouveaux matériaux continentaux = accrétion continentale
La croûte continentale se forme au niveau des zones de subduction grâce à un magmatisme intense qui
caractérise ces zones. Comment le magmatisme de subduction contribue-il à la production de nouveaux
matériaux continentaux ?
Activité 4a : Mécanismes permettant la production de nouveaux matériaux continentaux (doc. 3, p. 197 +
diaporama)
Bilan 4a :
La mise en place des roches magmatiques de subduction fait appelle à deux processus fondamentaux : La
fusion partielle et la cristallisation fractionnée.
Fusion partielle:
Lorsqu'un matériau rocheux fond, la fusion n'est que très rarement totale. Dans la plupart des cas, la fusion
n'est que partielle et dépasse rarement 30%. Or cette fusion partielle est incongruente. C'est à dire que le
liquide obtenu n'a pas la même composition que la roche de départ. En effet, une roche est une association
de minéraux de natures différentes. Or tous les minéraux ne fondent pas à la même température et les
éléments chimiques vont avoir des comportements différents lors de la fusion. Certains éléments sont dits
"hygromagmatophiles", c'est à dire qu'ils passent préférentiellement dans la phase fluide.
Cristallisation fractionnée
La différence de comportement des éléments chimiques observée lors de la fusion partielle est également
observée lorsque le magma cristallise en refroidissant.
Lors de sa remontée vers la surface, un magma peut séjourner plus ou moins longtemps dans des chambres
magmatiques où il va progressivement refroidir et commencer à cristalliser. Les premiers minéraux qui vont
se former sont des minéraux ferromagnésien (Fe+Mg). Donc le liquide magmatique va progressivement
s'appauvrir en Fe et Mg! et inversement, le fluide va progressivement s'enrichir en Si et Al.
Donc un magma initial riche en Fe et Mg va progressivement s'appauvrir en ces 2 éléments et s'enrichir en Si
et Al au cours du refroidissement et de la cristallisation fractionnée du magma.

C'est ce qu'on appelle "la différenciation magmatique".
On classe généralement les roches et les magmas en fonction de leur teneur en Si:
- roches (magma) acide = SiO2 > 65% (ex: le granite), (le magma a subi une forte différenciation)
- roches intermédiaires = 52% < SiO2 < 65%
- roches basiques = 45% < SiO2 < 52%: (ex: le basalte)
- roches ultrabasiques = SiO2 < 45% (ex: la péridotite du manteau)
Donc, le granite résulte d'un magma très différencié, très loin en terme de composition d'un magma
d'origine mantellique. Comme le magma a subi une forte différenciation, c'est qu'il s'est refroidi, donc la
température d'un magma granitique sera peu élevée (700°C).