Durée 1 h TS1 La convergence lithosphérique et ses effets Sujet de type 2b : 5 points Subduction et genèse du magma Au niveau des zones de subduction, on observe un volcanisme intense. On admet actuellement que le magma qui en est à l'origine prend naissance dans le manteau lithosphérique de la plaque chevauchante, à la verticale de la zone magmatique. À partir de la mise en relation des informations apportées par l'étude des documents et à l'aide de vos connaissances, indiquez les conditions et les mécanismes nécessaires à la genèse d'un magma dans les zones de subduction. Une synthèse est attendue Document 1 : Conditions de la fusion des péridotites dans une zone de subduction Document 2 : modèle de tracé des isothermes (lignes d'égale température) dans une zone de subduction (en coupe) D'après "SVT Terminale S ", Tavernier, Lizeaux. Bordas D'après "Comprendre et enseigner la planète Terre", Caron et al. Ophrys Document 3 : diagramme pression-température montrant les domaines de stabilité de quelques associations de minéraux caractéristiques des métagabbros Deux réactions du métamorphisme engendrées par une augmentation de pression : 1. plagioclase + chlorite + actinote → glaucophane + eau 2. Plagioclase + glaucophane → grenat + jadéite + eau D'après le document d'accompagnement du programme de TS Barème Note Introduction : La présence de magmas dans les zones de subduction témoigne d'une possibilité de fusion partielle des roches du sous-sol. Nous allons montrer comment cette fusion partielle est possible. Document 2 0.5 - La fusion des péridotites doit se produire à la verticale de l'arc magmatique. 0.5 - A cet endroit, et quelle que soit la profondeur, la température des péridotites du manteau lithosphérique ou asthénosphérique ne dépasse jamais 1200°C. Document 1 0.5 - Pourtant, la température de fusion commençante des péridotites sèches est partout supérieure à 1200°C. Il ne devrait donc pas pouvoir se former des magmas. 0.5 - Il existe cependant une possibilité pour faire fondre la péridotite, à condition qu'elle soit hydratée : en effet, le solidus "humide" autorise une fusion partielle pour des températures inférieures à 1000°C entre 20 et 140 Km de profondeur. De l'eau est donc nécessaire. Quelle est son origine ? Document 3 0.5 - Les roches de la lithosphère océanique plongeante sont fortement hydratées : elles sont formées de minéraux riches en eau (chlorite, actinote). 0.5 - A l'occasion de la subduction, ces roches subissent une forte augmentation de pression (environ 1.5 GPa à 50 Km de profondeur). 1 - Les minéraux hydratés de ces roches subissent alors, sous l'effet de l'augmentation de la pression (et aussi de la température)) un métamorphisme en deux temps : - BT, MP vers 25 Km conduisant à la formation de glaucophane et à la libération d'eau (la glaucophane est moins hydratée que la chlorite et l'actinote), - BT, HP ensuite, vers 50 Km conduisant à la formation de grenat et de jadéite et à la libération d'eau (le grenat et la jadéite sont anhydres). Synthèse 1 Lors de la subduction, l'augmentation de pression provoque la libération par métamorphisme de l'eau des minéraux hydratés de la plaque plongeante. De nouveaux minéraux anhydres apparaissent. L'eau libérée à l'occasion de ce métamorphisme va remonter à travers les péridotites de la plaque chevauchante et provoquer leur fusion partielle et donc la naissance de magmas qui seront à l'origine des plutons et volcans constituants l'arc magmatique observé en surface. 5 Total