D1 CONVERGENCE ET SUBDUCTION doc1ap306 doc1bp306

D1 CONVERGENCE ET SUBDUCTION
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Introduction
Subduction = disparition de la lithosphère océanique dans l’asthénosphère
La lithosphère océanique s’enfonce sous la marge active d’une plaque comprenant une
croûte continentale> subduction océan-continent
La lithosphère océanique s’enfonce sous la marge active d’une plaque comprenant une
croûte océanique> subduction océan-océan
Poser le Pb : Quels sont les phénomènes géologiques qui caractérisent une zone de
subduction ?
Annonce du plan
p294/295
Doc1bp306
doc4p308
volcans
doc3p307
séismes
doc2p307
doc5p309
I CARACTERISTIQUES D’UNE ZONE DE SUBDUCTION
A RELIEFS PARTICULIERS
1 Reliefs positifs
Subduction OC : cordillère (chaîne de montagnes avec volcans)
Subduction OO : arc insulaire (îles volcaniques)
2 Reliefs négatifs
Présence d’une fosse océanique (6 à 10 km de profondeur)
Rem : subduction OO > bassin arrière-arc en plus
B PRISME D’ACCRETION
Il est localisé à la frontière des 2 plaques et est constitué de matériaux sédimentaires
déformés (plis et failles inverses)
Il souligne le raccourcissement et l’épaississement imposés par la convergence (tectonique
en compression)
C ACTIVITE MAGMATIQUE ET SISMIQUE IMPORTANTE
On parle d’arc magmatique, parallèle à la fosse, porté par la croûte océanique ou
continentale de la plaque chevauchante
D REPARTITION PARTICULIERE DU FLUX DE CHALEUR
Flux de chaleur
faible au voisinage
de la fosse
Flux de chaleur
élevé associé à l’arc
magmatique

Construction
plan de
Bénioff >
p296/297
Doc6p296
Calculs de
densité >
p298/299
II MECANISMES DE LA SUBDUCTION
A TEMOINS
1 Répartition des séismes selon le plan de Bénioff
A partir de la fosse, la répartition des foyers sismiques jusqu’à 700 km de profondeur selon
un plan oblique plongeant sous la lithosphère en place, matérialise l’enfoncement de la
lithosphère océanique (inclinaison de 10 à 80 °) rigide dans l’asthénosphère ductile
2 Flux thermique faible au droit de la fosse
S’interprète par la subduction de la lithosphère océanique froide
Celle-ci reste froide car la vitesse à laquelle elle s’enfonce est trop importante pour qu’elle
puisse atteindre l’équilibre thermique avec son environnement (asthénosphère)
B MOTEUR DE LA SUBDUCTION
La lithosphère océanique, en s’éloignant de l’axe de la dorsale, se refroidit, s’épaissit et
devient plus dense. Quand sa densité est supérieure à celle de l’asthénosphère, elle s’y
enfonce.
> La différence de densité entre lithosphère océanique et asthénosphère constitue l’un des
moteurs essentiels de la subduction.
Doc5p309
III GENESE DES ROCHES MAGMATIQUES D’UNE ZONE DE SUBDUCTION
Le flux thermique élevé associé à l’arc magmatique reflète l’ascension et l’accumulation
du magma à la base de la croûte de la plaque plongeante
A EN SURFACE
Un volcanisme explosif (magma visqueux riche en gaz et vapeur d’eau) avec
refroidissement rapide du magma en surface, donne naissance à des roches magmatiques
volcaniques à texture microlithique (gros cristaux ou phénocristaux et petits cristaux ou
microlithes dans une pâte amorphe non cristallisée qui apparaît noire en LPA) : andésites
et rhyolites.
Composition minéralogique :
andésite > Feldspaths (plagioclases), pyroxènes et/ou amphiboles
rhyolite > quartz, feldspaths (orthose avec ou sans plagioclases), biotite
B EN PROFONDEUR
Le refroidissement lent du magma en profondeur donne naissance à des roches
magmatiques plutoniques à texture grenue (cristaux visibles à l’œil nu, l’ensemble de la
roche est entièrement cristallisé), visibles en surface après érosion : les granodiorites.

P302à305 C RÔLE DE L EAU
1 Hydratation de la lithosphère océanique au niveau de la dorsale
Au niveau d’une dorsale, de nombreuses
fissures liées aux forces tectoniques
extensives, favorisent la pénétration d’eau
de mer dans la lithosphère océanique.
Ainsi l’eau de mer échange des éléments
chimiques avec celle-ci : c’est un
métamorphisme BPHT appelé
hydrothermalisme.
Les roches de la LO (basalte, gabbro et péridotite) contenant les minéraux (plagioclase et
pyroxène, olivine) se transforment peu à peu au contact de l’eau en roches
métamorphiques (métabasalte, métagabbro et serpentinite) où apparaissent des minéraux
hydroxylés (l’amphibole hornblende puis la chlorite et l’actinote).
C’est donc une lithosphère océanique déjà préalablement hydratée par hydrothermalisme
(= métamorphisme BPHT) au niveau de la dorsale, qui entre en subduction.
2 Déshydratation de la lithosphère océanique en subduction
Ensuite lors de la subduction, la lithosphère océanique hydratée plongeante subit un
métamorphisme HPBT qui la déshydrate et libère de l’eau. Cela conduit dans cette
lithosphère océanique subduite, à l’apparition de nouvelles roches métamorphiques
contenant des minéraux caractéristiques : métagabbros à glaucophane, puis des éclogites
avec des minéraux anhydres qui sont la jadéite et le grenat.
3 Libération d’eau et formation du magma
L’eau provenant de la déshydratation des roches de la lithosphère océanique plongeante
par métamorphisme HPBT, vient hydrater les péridotites du manteau lithosphérique de la
plaque chevauchante, au dessus du plan de Bénioff, entraînant leur fusion partielle.
Le magma provient de la fusion partielle des péridotites
A une profondeur comprise entre 100 et
150 km, où règne une température de
1000°C, la péridotite hydratée franchit son
solidus.
Schéma
bilan (à
connaître)
p311
Conclusion : Une zone de subduction actuelle est caractérisée par un volcanisme
explosif et des séismes profonds. On y trouve des roches magmatiques : granodiorites,
andésites et rhyolites. Dans une zone de subduction fossile, on peut aussi voir à
l’affleurement des roches métamorphiques : métagabbro à glaucophane et éclogite.