III/L`origine des magmas. 1. Une origine mantellique Les volcans
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III/L’origine des magmas. 1. Une origine mantellique Les volcans des zones de subduction sont alignés à l’aplomb de la zone où le plan de Bénioff est situé entre 80 et 150 Km de profondeur (doc A page 194), c’est dans cette zone que l’on note une anomalie thermique positive qui correspond à une remontée magmatique. C’est donc là que naissent les magmas à l’origine des roches magmatiques. La tomographie ci-dessous indique les anomalies de vitesse de propagation des ondes sismiques à une profondeur donnée (en pourcentage par rapport à la valeur normale). Quand les matériaux traversés sont froids et rigides, les anomalies sont positives. Quand les matériaux traversés sont chauds et ductiles, les anomalies sont négatives. Quelle est l’origine de ce magma ? Une petite expérience : Si on fait chauffer à la même température la même quantité de sucre, sec dans un cas et humide dans l'autre, on constate que le sucre humide fond plus vite que le sucre sec. 2. Hydratation de la péridotite. On note dans les péridotites (roches du manteau) des zones de subduction des minéraux hydratés L’eau provient de la déshydratation des minéraux des roches de la lithosphère plongeante, sous l’effet des transformations métamorphiques. Schistes verts (- H2O) Schistes bleus (-H2O) Eclogites Cette eau percole dans le manteau supérieur de la plaque chevauchante, situé au-dessus du plan de Bénioff. Si les péridotites sont « sèches », le géotherme ne recoupe pas le solidus, les péridotites n’entrent pas en fusion. Si les péridotites sont hydratées, le solidus est déplacé vers de plus basses températures, il recoupe alors le géotherme entre 80 et 150 Km de profondeur, permettant une fusionpartielle des péridotites magma. Ainsi, magmatisme et métamorphisme sont couplés dans les zones de subduction : ce sont les réactions de déshydratation liées au métamorphisme qui hydratent les péridotites du manteau de la plaque chevauchante, permettant une fusion partielle et la production d’un magma, chaud, moins dense, qui monte vers la surface. IV : L’accrétion de la croûte continentale. 1. La mise en place des nouvelles roches continentales… - Observation actuelle : Doc page 196. - Au cours des temps géologiques : La formation des continents débute vers 4GA, modérée pendant l’Archéen, elle s’accélère ensuite pendant le protérozoïque puis ralentit de nouveau. Au début de l'histoire de la Terre, le globe était complètement recouvert de croûte océanique. Les premiers noyaux de croûte continentale sont apparus sans doute à partir de 4,2 Ga, et de manière certaine, à partir de 3,8 Ga. Cette proto-croûte continentale s'est mise à croître lentement et c'est à la fin de l'Archéen que la majeure partie de la croûte se serait formée, entre 3,2/2,5 Ga. Dès lors, la croissance devient faible pour devenir nulle à partir de 245 Ma. En conclusion, 80 % de la croûte continentale s'est formée à l'Archéen. La croissance continentale = accrétion continentale – sa destruction Les différences de vitesse de croissance peuvent s’expliquer par la production de magma au niveau des zones de subduction ( tectonique des plaques) et les variations de l’intensité de l’érosion. Sur la planète plus de 85% du magma produit dans les zones de subduction cristallise en profondeur, formant des granites et des granitoïdes, et produisant ainsi de nouveaux matériaux continentaux. Les zones de subduction sont également à l’origine de 75 à 85% des granites et granitoïdes de la planète. Les zones de subduction sont donc le contexte géologique privilégié de fabrication de la croûte continentale à partir d’un magma d’origine mantellique. Exercice 8 page 206 : Voir rubrique correction. 2. …de composition granitique : la cristallisation fractionnée. Le magma primaire est obtenu par fusion partielle de la péridotite du manteau. Ce magma primaire n'arrive que rarement tel quel à la surface du globe, car lors de sa montée il rencontre des roches encaissantes de plus en plus froides et a donc tendance à cristalliser. Les cristaux des diverses espèces minérales apparaissent à des températures différentes, et ce processus de cristallisation fractionnée est à l'origine de la différenciation magmatique. Lors de la cristallisation fractionnée, les minéraux cristallisent les uns après les autres. Avec un abaissement de la température du magma, les minéraux dont la température de cristallisation est la plus élevée sont les premiers à cristalliser. - Le premier est l'olivine. Augmentation du % de silice - Le second groupe à se former comprend les pyroxènes. - Puis cristallisation des amphiboles, puis de la biotite. - Avec l'abaissement progressif de la température, suivent le quartz, les feldspaths potassiques et la muscovite. On a donc une suite de cristallisation bien définie, contrôlée par la température. On appelle cette suite une suite discontinue, parce qu'il s'agit dans chaque cas de minéraux distincts (composition et structure cristalline distinctes). Dans ce diagramme, il y a aussi une suite continue, celle des feldspaths plagioclases. On dit une suite continue, parce que la seule variable significative est la proportion de calcium par rapport au sodium Les cristaux formés précipitent et sont retirés des échanges avec la partie liquide. Ce retrait fait évoluer rapidement le liquide résiduel qui s'appauvrit en les éléments cristallisés et s'enrichit en éléments non cristallisés. A B ( + riche en silice ; les minéraux les plus pauvres en silice ont cristallisé, la % en Si dans le magma résiduel…etc) La composition du magma évolue donc rapidement au fur et à mesure que la cristallisation progresse, ce qui explique que les roches magmatiques passent de manière continue d'un type à l'autre, sans limites tranchées. Les liquides résiduels, s'ils sont séparés des cristaux et expulsés par des éruptions ultérieures, pourront donner en surface des séries de roches passant insensiblement des unes aux autres (par exemple la série basalteandésite-dacite-rhyolite). Bilan : La croûte continentale est essentiellement produite dans les zones de convergence, Subduction et collision Contamination par minéraux de la croûte continentale (3) et magma anatexie (4) Cristallisation fractionnée (2-2) Magma (2-1) Cristallisation fractionnée ( % Si) (1) Fusion de la croûte continentale granitique (anatexie) Magma primaire (fusion des péridotites) L’accrétion continentale a commencé il y a 4 GA, 0.5GA après la formation de la planète. Elle a augmenté fortement de -4 à -1GA pour former les continents actuels. Dans la période actuelle, l’accrétion est nulle ; disparition de continents par érosion compense l’accrétion continentale par magmatisme. Exhumation et érosion peuvent mettre à jour les différents plutons…Comment se déroulent les phénomènes d’érosion des reliefs ?
