Les zones de subduction sont le siège d`une intense activité

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Les zones de subduction sont le siège d’une intense activité magmatique. Les roches et minéraux associés à ces
zones sont très caractéristiques de la subduction. Quelles sont les roches issues du refroidissement du magma et
quelle est leur composition ?
OBJECTIFS : OBSERVER DES ECHANTILLONS DE ROCHES ET COMPARER LEUR COMPOSITION MINERALOGIQUE ET CHIMIQUE.
Matériel disponible : Divers échantillons de roches et de coupes minces
Microscope polarisant
Fiche de reconnaissance des minéraux
I.
Quelques rappels
A. Activité 1 : Identification des roches présentes
Observez et identifiez les différents échantillons.
Appelez le professeur pour vérification
B. Activité 2 : Étude de la péridotite
Observez l’échantillon de péridotite (inclusion dans un basalte).
1.
2.
3.
Quelle couleur est caractéristique de la péridotite ?
Rappelez (quel est le minéral responsable de cette teinte.
De quelle partie du globe est caractéristique la péridotite ?
Observez la coupe mince de péridotite au microscope polarisant.
4.
Retrouvez, à l’aide de la fiche de reconnaissance des minéraux ceux qui constituent cette roche.
C. Activité 3 : Comparaison du gabbro et du basalte
Observez les échantillons de basalte et de gabbro.
5.
Comparez leur texture. Quelles ont été leurs conditions de refroidissement ? La réponse doit être justifiée. À quelle famille de
roches appartient chaque échantillon ?
Observez les coupes minces de basalte et de gabbro au microscope polarisant.
6.
Retrouvez, à l’aide de la fiche de reconnaissance des minéraux ceux qui constituent ces roches. Complétez les cases correspondantes dans les documents 4 et 5 en précisant les minéraux constitutifs de ces roches. En quoi l’observation microscopique confirme-t-elle votre réponse quant aux conditions de refroidissement ? Ces roches sont caractéristiques de quelles régions du globe ?
D. Activité 4 : Comparaison du granite et de l’andésite
Observez les échantillons de granite et d’andésite.
7.
Comparez leur texture. Quelles ont été leurs conditions de refroidissement ? La réponse doit être justifiée. À quelle famille de
roches appartient chaque échantillon ?
Observez la coupe mince de granite au microscope polarisant et comparez-la avec la coupe d’andésite.
8.
Retrouvez, à l’aide de la fiche de reconnaissance des minéraux ceux qui constituent ces roches. Complétez les cases correspondantes dans les documents 4 et 5 en précisant les minéraux constitutifs de ces roches. Ces roches sont caractéristiques de
quel type de lithosphère ?
II. Les roches associées au magmatisme de subduction
A. Activité 5 : Étude comparative de deux roches effusives : le basalte et l’andésite
L’andésite est une roche que l’on retrouve abondamment dans les chaînes volcaniques en contexte de subduction
comme la cordillère des Andes. Cette roche présente des caractéristiques particulières que l’on peut comparer
au basalte.
Doc 1 : Proportion (en %) comparée de différents éléments constituant le basalte et l’andésite.
SiO2
55
59,9
Basalte
Andésite
9.
Al2O3
15,86
17,55
FeMgO
19,4
7,25
CaO
7,16
6,7
Na2O
0,02
5
K 2O
2,52
2,5
H2O
0,13
1,1
À l’aide du document 1 ci-dessus, précisez quelles sont les différences entre la composition chimique d’un basalte et celle
d’une andésite. Ces roches sont issues de la fusion partielle de la péridotite. Quel problème est soulevé par cette information ?
Doc 2 : Proportion (en %) comparée de différents éléments constituant la croûte continentale et le manteau.
Granite (croûte continentale)
Péridotite (manteau)
SiO2
Al2O3
FeMgO
CaO
Na2O
H2O
70
14,5
4
2,6
6,3
0
44
2,2
50,5
3
0,1
0
Le schéma ci-contre
montre que le magma formé au
niveau des zones de subduction remonte et peut être stocké
dans la croûte continentale.
Lors de ce stockage dans une
chambre magmatique, le magma
peut
effectuer
des
échanges avec l’encaissant
c’est à dire les roches constituant la croûte continentale.
Au niveau des dorsales, la
chambre magmatique est très
superficielle et ne permet aucun échange avec l’encaissant.
Doc 3 :
10. À l’aide des documents 2 et 3, expliquez l’origine des différences de composition chimique entre l’andésite et le basalte.
B. Activité 6 : Bilan sur les roches effusives et leur différenciation
Au fur et à mesure de leur formation, de leur altération par l’encaissant et de leurs éruptions, les magmas se
différencient, c’est-à-dire qu’ils acquièrent une composition chimique différente, de plus en plus riche en silice.
L’observation des lames minces permet-elle de mettre en évidence cette différenciation ?
Doc 4 : différenciation des roches magmatiques effusives (augmentation du taux de silice) :
PERIDOTITE
PERIDOTITE
PERIDOTITE
BASALTE
ANDESITE
DACITE
PERIDOTITE
RHYOLITE
(CAS PARTICULIER : OBSIDIENNE)
VERRE
PX (AUGITE)
PLAGIO (FD NA)
OLIVINE
VERRE
PX (AUGITE)
PLAGIO (FD NA)
AMPHIBOLE (HORNBL)
VERRE
PLAGIO (FD NA)
AMPHIBOLE (HORNBL)
QUARTZ
VERRE
PLAGIO (FD NA)
QUARTZ
Observez la lame de rhyolite au microscope polarisant et repérez les minéraux constitutifs de cette
roche.
11. Pourquoi peut-on dire que cette roche est plus différenciée que l’andésite ou le basalte ?
Doc 5 : différenciation des roches magmatiques plutoniques (augmentation du taux de silice) :
PERIDOTITE
PERIDOTITE
PERIDOTITE
PERIDOTITE
GABBRO
DIORITE
GRANODIORITE
GRANITE
Plagio (Fd Na)
Orthose (Fd K)
Amphibole (hornbl)
Biotite
Quartz
Plagio (Fd Na)
Orthose (Fd K)
Biotite
Quartz
Plagio (Fd Na)
Px (augite)
(Olivine)
Plagio (Fd Na)
Orthose (Fd K)
Amphibole (hornbl)
Biotite
(Quartz)
Observez les coupes minces de diorite et de granodiorite au microscope polarisant et repérez les minéraux constitutifs de ces roches.
12. En comparant avec le granite expliquez pourquoi on peut dire que le granite est plus différencié que la granodiorite, ellemême plus différenciée que la diorite ?
13. Rédigez un bilan résumant les processus de formation et de différenciation des magmas au niveau des zones de subduction.
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