5ème partie – La convergence lithosphérique et ses effets

5ème partie – La convergence lithosphérique et ses effets.
La surface de la Terre est constituée de 12 plaques lithosphériques.
Les courants de convection sont les moteurs des plaques lithosphériques.
La géodésie spatiale permet d’observer la cinématique des plaques et de définir :
la divergence lithosphérique : éloignement de 2 plaques lithosphériques
océaniques au niveau des dorsales qui se traduit par l’accrétion.
la convergence lithosphérique : rapprochement de 2 plaques lithosphériques qui
se traduit :
soit par une subduction, quand au moins une des 2 plaques est océanique ;
soit par une collision quand les 2 plaques lithosphériques sont continentales.
Voir schéma 1.
Chapitre 1 – Les marqueurs de la subduction.
La subduction est la disparition de la lithosphère océanique froide et dense (= plaque
plongeante) dans une asthénosphère moins dense, sous une plaque lithosphérique
chevauchante qui est soit continentale (ex : les Andes), soit océanique (ex : le Japon, les
Mariannes)
Objectif : savoir reconnaître à la surface de la terre les signatures, les marqueurs que laisse
la subduction.
I. Les marqueurs géophysiques.
1) Les séismes (voir TP).
Au niveau d’une subduction, de nombreux séismes superficiels intermédiaires et profonds
sont disposés sur un plan incliné dit plan de Wadati-Bénioff. Il matérialise le plongement de
la lithosphère océanique à l’intérieur du manteau, qui est plus chaud que la lithosphère
plongeante.
Le plongement du plan de Bénioff entraîne les séismes.
L’inclinaison du plan de Bénioff est variable selon les zones de subduction :
- pendage faible lorsque la lithosphère jeune, fine et légère, résiste au phénomène
d’enfoncement (ex : Pérou, Japon)
- pendage fort lorsque la lithosphère, vieille de plus de 150Ma, épaisse et dense,
s’enfonce facilement à l’aplomb d’une autre lithosphère (ex : fosse des Mariannes)
L’âge maximal d’une lithosphère océanique est de 200 Ma.
1
er
marqueur : la distribution des séismes de surface, intermédiaires et profonds.
Ils permettent de délimiter le plan de Bénioff, image du plongement de la lithosphère dans
l’asthénosphère viscoplastique.
Chaussard Caroline - 1 - 2005-2006

2) La géothermie.
Une zone de subduction présente :
- une anomalie thermique négative : faible flux de chaleur au niveau de la fosse en
raison du plongement de la lithosphère froide mauvaise conductrice de la chaleur. Le
tracé des isothermes donne une image du plongement de la lithosphère équivalent au
plan de Bénioff.
- une anomalie positive : fort flux de chaleur au niveau de l’arc insulaire ou au niveau
de la cordillère en raison de la remontée d’un magma chaud.
Voir schéma 2 + doc. 17 b) p304
La présence d’une fosse océanique s’explique par la plongée de la plaque lithosphérique.
La lithosphère est composée de roches toujours solides.
II. Les marqueurs topographiques.
Les zones de subduction sont marquées par un relief positif associé à un relief négatif.
Cas de subduction océan – continent.
Exemple : les Andes.
On y trouve les plus grands dénivelés de la planète :
- relief positif pour la chaîne des Andes (Aconcagua, +6958m)
- relief négatif pour la fosse océanique (-8000m ; soit un dénivelé de 15000 m entre la
fosse et la cordillère)
Fosse océanique : c’est un long fossé profond de plusieurs Km qui borde la chaîne
volcanique continentale.
Cas de subduction océan – océan ou intra océanique.
Exemple : les Mariannes.
- relief positif : arcs insulaires correspondant à des massifs exclusivement volcaniques
(2000m)
- relief négatif : fosse océanique (la plus profonde de la planète avec 11000m de
profondeur)
III. Les marqueurs géologiques.
1) Les marqueurs tectoniques.
a. Les bassins d’arrière arc.
A l’arrière de l’arc volcanique peut se former un bassin : le bassin d’arrière arc. Ces bassins
sont liés à une subduction intra océanique à pendage important (lithosphère âgée). Le
glissement puissant d’une plaque sous l’autre entraîne un étirement de la plaque du dessus
(plaque chevauchante) à l’arrière de la chaîne volcanique. Cet étirement fracture la croûte
(failles normales) l’amincit, et forme un bassin d’arrière arc.
Un bassin d’arrière arc dû à une tectonique extensive dans une zone de convergence est un
marqueur tectonique d’une subduction intra océanique.
Chaussard Caroline - 2 - 2005-2006

b. Les plis, les chevauchements et les failles inverses.
Dans une subduction océan – continent, on observe la présence de plis (déformation de
roches ayant un comportement plastique, non cassant, à la suite de contraintes de compression.
Il se traduit par la présence d’anticlinaux (bombement) et de synclinaux (dépression)), de
chevauchements (déplacement conduisant un ensemble de terrains à recouvrir un autre
ensemble. Ceci correspond à un contact anormal entre ces terrains) et de failles inverses
(cassures affectant un terrain avec un mouvement relatif des 2 compartiments ainsi formés.
Le compartiment surélevé chevauche l’autre compartiment. Elles sont associées à une zone de
compression.) dans la lithosphère continentale (ex : cordillère des Andes), parallèle à l’axe
de la fosse. Ce sont les témoins d’une tectonique en compression entraînant un
raccourcissement.
Les plis et les failles inverses dus à une tectonique compressive sont des marqueurs
tectoniques d’une subduction océan – continent.
c. Les prismes d’accrétion.
Certaines fosses de subduction sont comblées par un prisme d’accrétion sédimentaire. C’est
un ensemble de couches sédimentaires empilées les unes sur les autres.
Les sédiments reposant sur le plancher océanique sont entraînés par la lithosphère plongeante
mais comme ils sont peu denses, ils ont tendance à ne pas plonger dans le manteau mais à
s’accumuler contre la plaque chevauchante.
Les prismes d’accrétion sont des marqueurs de zones de subduction car c’est uniquement
là que l’association sédiments marins et continentaux, plissés et faillés, peut exister.
2) Les marqueurs pétrographes.
a. Les roches métamorphiques.
Dans une zone de subduction, la lithosphère océanique s’enfonce dans un manteau chaud.
Cependant, elle se réchauffe lentement car les roches ont une mauvaise conduction thermique,
donc sa température reste relativement faible même à grande profondeur.
En revanche, la pression augmente avec la profondeur, donc les roches qui constituent la
lithosphère sont soumises en s’enfonçant à des transformations de HP-BT. Suivant
l’augmentation de la pression, c'est-à-dire de l’importance du métamorphisme, différentes
associations de minéraux métamorphiques apparaissent.
Les marqueurs du plongement de la lithosphère au niveau d’une subduction sont :
- des schistes bleus : des métagabbros ou des métabasaltes du faciès schiste bleu,
contenant du glaucophane et de la jadéite (minéraux métamorphiques) ;
- des éclogites : des métagabbros ou métabasaltes du faciès éclogite, contenant du
grenat et de la jadéite (minéraux métamorphiques).
b. Les roches volcaniques.
Les zones de subduction sont le siège d’une importante activité magmatique caractéristique :
- des volcans andésitiques sur les cordillères et les arcs insulaires.
- des plutons de granitoïdes
Chaussard Caroline - 3 - 2005-2006

Les marqueurs métamorphiques de la subduction sont les schistes bleus et les éclogites.
Les marqueurs magmatiques de la subduction sont les andésites et les granitoïdes.
Chaussard Caroline - 4 - 2005-2006