Partie A : Le domaine continental et sa dynamique TP A-5 : le moteur de la zone de subduction On sait que dans une subduction, une plaque de lithosphère océanique s’enfonce dans l’asthénosphère ; ce plongement se manifeste par : la présence d’une fosse qui matérialise la zone de pliure de la plaque plongeante et des séismes d’autant plus profonds que leur distance à la fosse est grande ; ils matérialisent le plan de plongement de la plaque appelé plan de Bénioff. L’objectif est de déterminer les causes de la disparition de la lithosphère océanique lors de la subduction. Matériel envisageable -de laboratoire (verrerie, instruments …) -d’observation (microscope, loupe binoculaire…) -de mesure et d’expérimentation (balance, chaine ExAO…) -informatique et d'acquisition numérique Consignes Poste 1 : On cherche à montrer que plus une lithosphère océanique est âgée plus elle est dense Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème (durée maximale : 10 minutes) - Proposer une démarche d’investigation permettant de tester l’hypothèse que plus une lithosphère océanique est âgée plus elle est dense. Appeler le professeur pour vérifier - Réaliser le protocole, à l´aide du matériel proposé. - Présenter vos résultats de manière à les communiquer de manière judicieuse. - Conclure. Poste 2 : On cherche à montrer que plus une lithosphère océanique est âgée plus son angle de plongement par rapport à l'horizontale (c'est à dire son pendage) - Logiciel « sismolog » et est fort. sa fiche technique -Logiciel Mesurim pour mesurer le pendage - Document annexe : l’âge de la lithosphère océanique - Réaliser à l’aide du logiciel « Sismolog » une coupe dans la zone 1 côté Japon et une coupe dans la zone 2 côté Chili Appeler le professeur pour vérifier votre travail - Faire un « imprim écran » de vos deux coupes et coller les images dans le logiciel « Mesurim ». - Utiliser la fonction « mesure » puis « angle » pour mesurer le pendage de la plaque plongeante dans les deux zones. - Présenter vos résultats de manière à les communiquer de manière judicieuse. - Conclure Document ressource : Age de la lithosphère océanique Correction TP : La différence de densité entre la lithosphère océanique plongeante et l'asthénosphère est le principal moteur de la subduction, et même du mouvement des plaques tectoniques en général. La lithosphère océanique en s’éloignant de la dorsale s’hydrate, se refroidit, s’épaissit. En se refroidissant, la lithosphère océanique se contracte et devient plus dense. Elle a alors tendance à s’enfoncer (subsidence thermique). En s’éloignant la lithosphère incorpore du manteau asthénosphérique sous-jacent. Son épaisseur passe alors de quelques kilomètres à 100Km environ. Age LO en (Ma) Distance à l’axe de la dorsale (Km) Epaisseur croûte Lithosphère (Km) manteau Densité de la Lithosphère océanique 9 160 6 24 D1 3,240 16 800 6 34 D2 3.255 25 1200 6 44 D3 3.264 100 2000 6 94 D4 3.282 150 2400 6 114 D5 3.285 Pour D6 : 3,187 au niveau de la lithosphère continentale Après une vingtaine de millions d'années, la LO devient plus dense que l'asthénosphère : une force de traction l’entraîne vers le bas, au-delà d’un seuil d’équilibre, il y a rupture de la marge passive et amorçage de la subduction. Après le début de la subduction, les transformations minéralogiques lors du métamorphisme de la plaque plongeante entraînent une augmentation de la densité des roches qui la constituent. Ainsi, un schiste vert en début de subduction gagnera en densité lors de sa transformation en schiste bleu, pour atteindre une densité encore plus importante au stade éclogite. La traction qui résulte de ce poids supplémentaire permet d'entretenir la subduction. Pendages des plaques Les pendages des plans deWadati-Benioff sont très variables : ils peuvent être faibles, environ 20° comme dans le cas de la fosse de Chili, ou très forts et même verticaux comme dans le cas de la fosse des Mariannes ou du Japon. Or, il apparaît que la croûte océanique sous le Chili est jeune, environ 50 Ma, alors que la croûte océanique qui subduit (plonge) sous le Japon, est beaucoup plus ancienne, environ 160 Ma. L’âge serait-il un facteur déterminant ? La force de traction de la plaque plongeante étant fonction de sa densité, plus celle-ci est âgée plus la force qui la tire vers le bas est grande et plus le pendage de la plaque plongeante est fort. Ainsi, une lithosphère jeune et légère aura plus de difficultés à s’enfoncer dans le manteau (avec tendance à rester « collée » à la plaque supérieure) alors qu’une lithosphère âgée et lourde tombera rapidement sous son propre poids, les frottements avec la plaque supérieure étant alors limités. L’âge de la lithosphère océanique serait bien responsable des différences de pendage des plans de Wadati-Benioff. Coupe au niveau du Japon Coupe au niveau du chili Mesurer la densité des différentes roches métamorphiques au cours de la subduction Gabbro Densité 2,9 à 3,1 Métagabbros à hornblende (faciès des schistes verts) 3.1 Métagabbros à glaucophane (faciès des schistes bleus) 3.2 Eclogites à grenat (faciès des éclogites) 3.5