CONVERGENCE LITHOSPHERIQUE

CONVERGENCE LITHOSPHERIQUE
INTRODUCTION
Le volume de la Terre étant constant, la création permanente de plancher océanique au niveau des dorsales, est compensée par une disparition équivalente de
matière en d'autres points du globe.

I LA SUBDUCTION
Définition: phénomène géodynamique d'enfoncement de la lithosphère océanique au sein du
manteau sous-jacent lors de la convergence entre 2 lithosphères océaniques ou entre une
lithosphère océanique et une lithosphère continentale.
A Les marqueurs
1. une topographie particulière
Le relief est fortement accentué:
→ en dessous de la mer avec une fosse océanique étroite, située au bord du contient ou d'un archipel
volcanique et de grande profondeur (-11 000 m pour fosse de Marianne)
→ relief positif important: chaîne de subduction pour une frontière océan-continent ex: les Andes
arc insulaire pour la frontière océan-océan ex: les Antilles
2. des signes de déformation
→ des failles inverses et des plis qui traduisent un raccourcissement horizontal de la lithosphère
→ des sédiments reposant sur le plancher océanique ont été entraînés par ces mouvements, mais peu
solidaires et peu denses, ils se sont accumulés contre la plaque chevauchante. Ils forment le prisme
d'accrétion proche de la fosse océanique.
→ un bassin d'arrière arc
3. une forte activité sismique et volcanique
d'où le terme de marge active
→ volcanisme de type explosif très destructeur
→ une sismicité importante et de plus en plus profonde en allant sous la plaque chevauchante. la
distribution géométrique des foyers sismiques matérialise le plan de subduction appelé plan de Bénioff
et indique l'orientation géographique du plongement de la plaque en subduction.
4. des anomalies thermiques
Le flux de chaleur d'origine interne, relativement constant à la surface du globe, présente au niveau des
marges actives une double anomalie:
→ anomalie négative: entre la fosse et les volcans, elle correspond à un refroidissement dû à la
plongée de la plaque lithosphérique froide dans le manteau plus chaud.
→ anomalie positive: zone des volcans = remontée de magma chaud dans la lithosphère
B Le mécanisme de subduction
Les variations de flux de chaleur, la carte de répartition de la sismicité permettent de construire un
modèle qui matérialise la plongée en profondeur d'une langue froide dont l'épaisseur, voisine de
100km, correspond à celle de la lithosphère.
Modèle:
Au niveau de la dorsale, la lithosphère formée mince et chaude, flotte sur l'asthénosphère car elle est
moins dense.
Avec son éloignement de la dorsale, la lithosphère vieillit, se refroidit et s'épaissit puisque l'isotherme
1200-1300° marquant la limite lithosphère-asthénosphère descend.
La croûte ayant une épaisseur constante, c'est le manteau lithosphérique qui s'accroît avec l'âge et ainsi
la densité de la lithosphère augmente avec son âge.
et gros bisous à tout le monde.
Vers 30 M ans la densité de la lithosphère devient supérieure à celle de l’asthénosphère,
sa subduction devient inexorable.
Cependant la plaque demeure en surface un certain temps, soutenue par la lithosphère plus jeune
(flotteur) et par la résistance à l’enfoncement de l’asthénosphère. La plaque poussée par
convergence finit par sombrer dans le manteau plusieurs dizaines de millions d’années après (<
180 Mans).
La fosse marque la zone de flexion de la plaque.
La subduction d’une plaque lithosphérique est liée à une augmentation de sa densité
avec son âge.

Cette différence de densité est l’un des principaux moteurs de la subduction.
En s’enfonçant dans l’asthénosphère plus chaude, la lithosphère se réchauffe très
lentement, elle reste « froide » et rigide jusqu’à des profondeurs importantes d’où les
séismes profonds, preuves de frottements et les anomalies négatives enregistrées.
C Conséquences de la subduction
1. métamorphisme de la plaque plongeante
La croûte océanique qui subit la subduction, est une croûte très hydratée ; basaltes et gabbros se sont
transformés par circulation de l’eau de mer. Des minéraux verts (chlorite) riches en eau se sont formés.
Lors de la subduction, ces roches subissent une faible augmentation de température mais une forte
augmentation de pression, ce qui entraîne la transformation de leurs minéraux en de nouveaux
assemblages minéralogiques plus denses.
Cette transformation structurale et minéralogique est appelée métamorphisme. Elle implique des
réactions chimiques à l’état solide entre les minéraux.
Il en résulte la formation de nouvelles roches caractéristiques des zones de subduction :
• les schistes bleus (roches) par formation d’une amphibole : le glaucophane (minéral)
• les éclogites (roches) par formation d’un pyroxène : la jadéite et l’apparition de grenat
(minéraux)
Ces réactions minéralogiques s’accompagnent de la libération d’eau qui remonte par le manteau de la
plaque chevauchante.
Ex Plagioclase+ Chlorite (minéraux de schiste vert)  Glaucophane (minéral de schiste bleu) + eau
La subduction entraîne un métamorphisme de haute pression-basse température (HP-BT) plus
une déshydratation de la lithosphère plongeante.
2. un magmatisme caractéristique
La différence de composition chimique entre les roches volcaniques émises et la lithosphère océanique
est telle que le magma ne peut provenir d’une fusion des matériaux de la plaque plongeante.
L’origine est donc le manteau de la plaque chevauchante : la température élevée + la pression ne
suffisent pas à la fonte de la péridotite ; il faut en plus une hydratation des péridotites pour abaisser leur
point de fusion.
L’eau provenant de la transformation des basaltes et des gabbros en schistes et éclogites, hydrate
la péridotite du manteau de la plaque chevauchant. L’hydratation de ce manteau diminue sa
température de fusion. Vers 100 à 150 km, à l’aplomb de la surface de Bénioff, les conditions
d’une fusion partielle de la péridotite hydratée sont réunies. Cela donne naissance à un magma
andésitique qui, liquide donc moins dense, remonte alimenter des réservoirs de la croûte.

Le magma est freiné dans sa montée par la croûte continentale, plus visqueux, il tend à s’arrêter, d’où
un refroidissement important en profondeur à l’origine des plutons de granodiorite qui participent à
l’épaississement de la croûte continentale et à l’architecture de la chaîne de montagne.
Lorsque le magma évolue dans les réservoirs, il donne à la surface des roches volcaniques riches en
silice : des andésites et des rhyolites (plus riches en silice) et constitue des volcans de type explosif
(lave très visqueuse).
Dans les marges actives, du matériel d’origine profonde, arrive à la surface et permet la
formation d’arcs insulaires et de chaînes de montagne de croûte continentale.
3. prisme d’accrétion
4.
Seule une partie des sédiments glisse avec la plaque plongeante, le reste est raboté par le bord rigide de
la plaque chevauchante et s’accumule en écailles successives sur le versant de la fosse, édifiant un
volumineux prisme d’accrétion sédimentaire.
Schémas de 2 cas : • plaque océanique-plaque continentale = marge active
• plaque océanique-plaque océanique = arc insulaire