TP4 métamorphisme + moteur de la subduction

TP4-Partie A – Origine de l’hydratation du magma des zones de subduction
(chapitre 2)
Dans le TP précédent, nous avons montré que les roches magmatiques retrouvées dans les zones de
subduction étaient riches en minéraux hydratés (minéraux possédant un groupement –OH, comme la biotite
ou l’amphibole). Ceci est donc le signe que le magma dont sont issues ces roches a été enrichi en eau.
Problème 1 : La présence d’eau est-elle indispensable à la production de magma dans ces zones ?
Problème 2 : Comment le magma s’est il enrichi en eau?
Consigne Matériel et documents associés
1 – Répondez au problème 1. Pour cela:
a. Tracez deux coupes au niveau des zones de subduction sur
lesquelles apparaissent les volcans et les foyers sismiques. La
première au niveau du Japon, la seconde au niveau de l’Amérique
du Sud.
b. Faites apparaître le plan de Wadati-Benioff en
utilisant l’outil « crayon » du logiciel
c. Repérez la profondeur à laquelle le magma se forme (il est
produit à partir de la fusion partielle des péridotites situées au-
dessus de la lithosphère plongeante).
d. Sauvegardez vos coupes sur clé USB.
• Localisation des coupes :
• Tracé des coupes: logiciel Tectoglob et
fiche technique associée
•
• Conditions de fusion de la péridotite et
géotherme dans une zone de
subduction : Document 1
2 – Répondez au problème 2. Pour cela:
a. Identifiez au microscope polarisant les minéraux caractéristiques
de chaque métagabbro (hornblende, chlorite et actinote,
glaucophane, jadéite et grenat).
b. Par un croquis, représentez une lame mince de métagabbro à
glaucophane montrant les relations entre les minéraux résiduels
et les minéraux nouvellement formés.
c. A partir de la composition minéralogique de chaque roche, placez
les lettres correspondant à chaque roche dans le diagramme de
stabilité afin de retrouver leurs conditions PT de formation.
d. Découpez les étiquettes correspondant à chaque roche et placez-
les dans l’annexe 1.
• Microscope polarisant
• Fiche d’identification des minéraux au
microscope polarisant
• Lames minces de métagabbros des
faciès :
 des schistes verts
 des schistes bleus
 éclogites
• Transformations minéralogiques et
domaine de stabilité de quelques
minéraux : document 2
• Schéma présentant le métamorphisme
des roches de la croûte océanique
plongeante : annexe 1
Partie B – Le moteur de la subduction (chapitre 2)
Actuellement, l’âge le plus élevé retrouvé pour une lithosphère océanique est d’environ 200Ma.
On considère que c’est l’augmentation de la densité de la lithosphère océanique qui est le moteur de la subduction.
Un modèle mathématique prenant en compte la densité de la lithosphère et de l’asthénosphère (doc 2p155) peut être
créé pour prédire l’âge de la lithosphère à partir de laquelle la subduction peut se déclencher.
Réalisez l’activité proposée dans le document 2p155, et indiquez si l’augmentation de la densité de la
lithosphère océanique est le seul paramètre important dans le déclenchement d’une subduction.

Document 1 - Conditions de fusion de la péridotite
(déterminé expérimentalement) et géotherme dans
une zone de subduction .
Document 2 - Transformations minéralogiques et domaine de stabilité de quelques minéraux.
Le géotherme de subduction indique ici l’évolution des conditions de pression et de température (conditions P/T)
rencontrées par les roches de la croûte océanique (et non de la péridotite) d’une plaque en subduction.
A - Métagabbro du faciès des schistes verts
Plagioclase
Pyroxène résiduel
Chlorite : (Mg,Fe,Al)
6
(Si,Al)
4
O
10
(OH)
8
Actinote : Ca
2
(Mg,Fe)
5
[Si
8
O
22
](OH,Fe)
2
Hornblende résiduelle
D -Métagabbro du faciès des amphibolites
Plagioclase
Pyroxène
Hornblende : NaCa
2
(Mg,Fe)
4
Si
6
Al
3
O
22
(OH)
2
E - Métagabbro du faciès des schistes
bleus
Plagioclase
Pyroxène résiduel
Glaucophane
: Na
2
Mg
3
Al
2
[Si
8
O
22
](OH)
2
B - Eclogite
Plagioclase résiduel
Grenat : X
3
Y
2
(SiO
4
)
3
avec X = Mg
2+
, Fe
2+
ou Ca
2+
et Y = Fe
3+
, Al
3+
ou Cr
3+
Jadéite
: NaAl(SiO
3
)
2
C - Gabbro
Plagioclase : (Na,Ca)Al
2
Si
2
O
8
Pyroxène
: (Ca,Mg,Fe)
2
(Si,Al)
2
O
6

Annexe 1
–
Métamorphisme des roches de la croûte océanique plongeante
Rappel : les minéraux hydratés renferment des groupements -OH

Annexe 1
–
Métamorphisme des roches de la croûte océanique plongeante
Rappel : les minéraux hydratés renferment des groupements -OH