Le métamorphisme des zones de subduction

05_I5_G_Pro_19.doc I5 - La convergence lithosphérique et ses effets
Fiche sujet-élève
LE METAMORPHISME DES ZONES DE SUBDUCTION
Lors de la subduction, l'augmentation de pression et de température produit des transformations minéralogiques dans les roches de la
croûte océanique. En observant la minéralogie et en évaluant la masse volumique de roches ayant ou non subi ces modifications
de pression et de température, on cherche à formuler une hypothèse sur les mécanismes à l'origine de la subduction.
Matériel:
- deux échantillons de roches (un métagabbro et une éclogite),
- lame mince d'une éclogite et microscope polarisant (à platine tournante, et avec analyseur amovible),
- planche des caractéristiques des minéraux (document 1),
- diagramme pression - température (document 2),
- fiche technique de réalisation des mesures de masse volumique et matériel correspondant au protocole.
Activités et déroulement des activités Capacités et critères d'évaluation Barème
L'échantillon de métagabbro montre des pyroxènes brun foncé entourés de hornblende
noire, et des plagioclases blancs. L'échantillon d'éclogite présente des grains rouges de
grenat visibles au sein d'une matrice verte de jadéite.
1- Après avoir observé à l'œil nu les deux échantillons, retrouver dans la lame mince
d'éclogite le grenat et la jadéite, en utilisant le microscope polarisant et la planche.
Appeler l'examinateur pour vérification
2- Matérialiser par un figuré légendé le domaine de stabilité de cette roche sur le
diagramme (document 2).
3- Utiliser le matériel mis à disposition (balance, verrerie, fiche technique) pour déterminer
la masse volumique (voir protocole) de chaque échantillon. Les résultats des mesures et
des calculs seront consignés dans le tableau fourni.
4- A partir de l'ensemble des résultats (questions 1 à 3), montrer que les transformations
subies par ces roches peuvent entretenir la subduction.
La fiche réponse et le document 2, complétés, sont à rendre à l'issue de l'épreuve
Utiliser le microscope
polarisant
pour retrouver des minéraux
Traduire des informations par
un schéma
Utiliser des techniques
de mesure
pour comparer deux roches
Adopter une démarche
explicative
pour formuler une hypothèse en
cohérence avec les données et
les connaissances
6
2
8
4

05_I5_G_Pro_19.doc I5 - La convergence lithosphérique et ses effets
Fiche document - élève (1/2)
LE METAMORPHISME DES ZONES DE SUBDUCTION
Document 1 : Planche des caractéristiques des minéraux présents dans une éclogite ou un métagabbro
Grenat Jadéite Quartz Pyroxène relique Hornblende Plagioclase
LPNA (sans
analyseur)
Sections hexagonales
ou pentagonales de
couleur légèrement
rosée. Craquelures et
limites bien marquées
(fort relief).
Sections allongées plus
ou moins rectangulaires
de couleur vert pâle.
Deux séries de fissures
fines parallèles
(clivages).
Incolore et parfaitement
limpide.
Sections irrégulières
comblant les interstices.
Sections à bords diffus
de couleur beige clair.
Nombreuses fissures
parallèles fines dans le
sens de la longueur.
Minéral brun clair à vert
dont la couleur varie
selon l'orientation. Deux
séries de fissures
parallèles (clivages).
Sections rectangulaires
et incolores. Des
fissures grossièrement
parallèles entre elles.
LPA (avec
analyseur
)
Teinte noire (=éteint)
quelle que soit
l'orientation du cristal.
Teintes vives de
polarisation (jaune
orange ou magenta,
rarement bleu).
Teinte de polarisation
gris clair à blanc.
Teintes vives de
polarisation (jaune,
rouge, magenta).
Teintes vives (jaune,
rouge, magenta à bleu),
atténuées par la couleur
naturelle.
Teintes de polarisation :
gris plus ou moins clairs,
en bandes parallèles
dans le sens de la
longueur.
En lumière polarisée non
analysée (sans analyseur)
Au microscope avec le plus faible grossissement
En lumière polarisée et
analysée (avec analyseur)

05_I5_G_Pro_19.doc I5 - La convergence lithosphérique et ses effets
Fiche document - élève (2/2)
LE METAMORPHISME DES ZONES DE SUBDUCTION
Document 2 : Diagramme pression-température simplifié montrant les domaines de stabilité de quelques associations de minéraux
caractéristiques (ces domaines de stabilité ont été déterminés expérimentalement)
Nom :
Prénom :
Classe :
Document à rendre à l'examinateur à
l'issue de l'épreuve
A = domaine de stabilité de l’association à chlorite + actinote + plagioclase.
B = domaine de stabilité de l’association à glaucophane + plagioclase.
C = domaine de stabilité de l’association à glaucophane + jadéite
D = domaine de stabilité de l’association à grenat + jadéite +/- glaucophane.
G = domaine de stabilité de l’association à plagioclase + pyroxène (gabbro)

05_I5_G_Pro_19.doc I5 - La convergence lithosphérique et ses effets
Fiche technique élève
LE METAMORPHISME DES ZONES DE SUBDUCTION
Protocole de mesure de la masse volumique d'un échantillon de roche
La masse volumique est le rapport de la masse d'un échantillon sur son volume. On l'exprimera ici en grammes par centimètre cube.
Matériel Protocole
o une balance,
o une éprouvette graduée,
o un bécher,
o du fil,
o un échantillon de roche de taille adaptée au volume
de l'éprouvette.
1 - Peser l'échantillon.
2 - Attacher l'échantillon à un fil.
3 - Remplir l'éprouvette de moitié, précisément, avec le bécher.
4 - Plonger délicatement l'échantillon dans l'eau de l'éprouvette à
l'aide du fil.
5 - Lire le niveau atteint par l'eau, une fois l'échantillon totalement
immergé.
6 - Calculer le volume de l'échantillon en effectuant la différence
entre le niveau initial et le niveau final de l'eau dans l'éprouvette.

05_I5_G_Pro_19.doc I5 - La convergence lithosphérique et ses effets
Fiche réponse élève
LE METAMORPHISME DES ZONES DE SUBDUCTION
Nom:
Prénom:
Classe:
Etude de deux roches rencontrées dans une zone de subduction
Métagabbro Eclogite
Masse de l’échantillon M
Volume de l’échantillon V
Masse volumique M/V
(g/cm3)