doc1ap306 doc1bp306 D1 CONVERGENCE ET SUBDUCTION 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 ? p294/295 Annonce du plan 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 Doc1bp306 Présence d’une fosse océanique (6 à 10 km de profondeur) Rem : subduction OO > bassin arrière-arc en plus doc4p308 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) volcans doc3p307 séismes doc2p307 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 doc5p309 Flux de chaleur faible au voisinage de la fosse Flux de chaleur élevé associé à l’arc magmatique II MECANISMES DE LA SUBDUCTION A TEMOINS Construction 1 Répartition des séismes selon le plan de Bénioff plan de Bénioff > A partir de la fosse, la répartition des foyers sismiques jusqu’à 700 km de profondeur selon p296/297 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 Doc6p296 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) Calculs de densité > p298/299 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. 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 Doc5p309 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.