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Chapitre 3 TS thème 1 LE MAGMATISME DES ZONES DE SUBDUCTION : PRODUCTION DE NOUVEAUX MATERIAUX CONTINENTAUX Restitution des acquis : répartition mondiale volcans + séismes Caractéristiques d’une zone de subduction La croûte océanique se forme au niveau des dorsales, la croûte continentale se forme au niveau des zones de subduction : on parle d’accrétion continentale : très importante au début de la formation de la terre La subduction correspond à l’enfoncement d’une lithosphère océanique au sein du manteau dans un secteur de convergence lithosphérique. Les zones de subduction sont caractérisées par une activité sismique et volcanique intense et s’accompagne de la formation de reliefs très importants Problème : Quelles sont les caractéristiques du magmatisme lié à la subduction ? I- LE VOLCANISME DES ZONES DE SUBDUCTION : Activité 1 chap3 TS : les caractéristiques du volcanisme des zones de subduction. – Recenser, extraire et organiser des informations afin d’établir une relation entre la composition des magmas et l’explosivité des éruptions. – Comprendre qu’un effet peut avoir plusieurs causes. Livre p 190-191 documents 1 – 2-3 Vidéo éruption volcan explosif zone subduction les caractéristiques des éruptions liées à la subduction. Les zones de subduction sont marquées par une activité volcanique importante Les éruptions sont explosives et violentes : elles produisent des coulées pyroclastiques et des nuées ardentes meurtrières. Ce type d’éruption s’explique par l’importante viscosité des laves, liée en particulier à leur température relativement faible et leur forte teneur en silice. Dans ces laves visqueuses, les gaz s’accumulent, jusqu’à provoquer les explosions. Pb : quelles sont les roches magmatiques des zones de subduction ? TP1 chap 3 TS LE MAGMATISME DES ZONES DE SUBDUCTION Au niveau des fosses océaniques, la convergence des plaques se traduit par la disparition de lithosphère océanique dans le manteau, ou subduction. On cherche alors à savoir quelle est l’origine du magmatisme dans les zones de subduction et quelle est sa relation exacte avec la subduction de la lithosphère océanique. Capacités et attitudes : Savoir utiliser un microscope polarisant, savoir identifier des roches Mettre en relation l’observation avec les conditions de formations de la roche Emettre une hypothèse Eprouver une hypothèse Adopter une démarche explicative Mettre en relation des informations pour rédiger une synthèse 1 Activité 2 chap 3 TS : les roches magmatiques des zones de subduction : – Recenser, extraire et organiser des informations à partir d’observations macro et microscopiques. – Établir une relation entre la composition minéralogique des roches et leur composition chimique. - Adopter une démarche explicative - Savoir communiquer en rédigeant une synthèse Document 4 p 191 + livre p 192-193 Comparaison de la viscosité des laves Identification des roches + comparaison le caractère explosif du volcanisme de subduction : les caractéristiques du volcanisme de subduction Les éruptions explosives produisent une grande quantité de matériaux très divers dont l’andésite la plus caractéristique. Toutes ces roches sont constituées de petits cristaux allongés dans une pâte, leur structure est dite microlithique. Cette structure témoigne d’un refroidissement rapide de la lave à partir de laquelle s’est formée la roche. Ces roches sont également formées de minéraux hydroxylés comme l’amphibole et la biotite ce qui les distingue du basalte formé au niveau des dorsales. Ceci montre le rôle important de l’eau dans la formation des magmas. Dans les zones de subduction, les volcans émettent des laves souvent visqueuses associées à des gaz et leurs éruptions sont souvent explosives. pb : quelle est l’origine du magma des zones de subduction ? II- ORIGINE DU MAGMA DES ZONES DE SUBDUCTION : TP 2 chap 3 Activité 3 chap3 TS : les conditions d’une fusion des roches en zone de subduction. – Recenser, extraire et organiser des informations afin de comprendre les conditions de fusion partielle de la péridotite en zones de subduction. – Organiser des informations à partir de modèles. Formuler des hypothèses- Extraire des informations et éprouver une hypothèse - Saisir des informations, exploiter des données hypothèses concernant la roche susceptible d’être à l’origine du magma . Détermination des conditions de fusion partielle de la péridotite dans un contexte de subduction Dans un contexte de subduction un basalte anhydre ou hydraté ne peut pas fondre : ce n’est donc pas la co plongeante qui fond Une péridotite anhydre ne peut pas fondre, seule une péridotite placée dans les conditions P/T du manteau de la plaque chevauchante peut fondre partiellement si sa température de fusion a été abaissée par hydratation. Le magma des zones de subduction provient donc de la fusion partielle de péridotites mantelliques hydratées de la plaque chevauchante. Pb : Comment s’effectue l’hydratation du manteau ? Activité 4 chap 3 TS : la deshydratation des roches de la co et l’hydratation du manteau dans les zones de subduction Saisir des informations Exploiter des graphiques Document 2 et 3 p 195 2 les réactions du métamorphisme citées dans l’histoire d’un gabbro océanique Identification des transformations minéralogiques subies par les roches de la croûte océanique a cours de l’expansion océanique Identification des transformations minéralogiques subies par les roches de la croûte océanique au cours de la subduction Relation entre réactions du métamorphisme et genèse des magmas dans une zone de subduction Au cours de son expansion océanique la lithosphère est en contact avec l’eau. Son refroidissement et son hydratation sont à l’origine d’un métamorphisme qui transforme la minéralogie des roches. Les gabbros sont ainsi transformés en métagabbro de faciès schiste vert. Ces roches sont hydratées, comme en témoigne la présence de minéraux hydroxylés ( chlorite et actinote) Lorsque la lithosphère océanique entre en subduction, les variations de pression et température entraînent de nouvelles transformations minéralogiques au sein des roches de la croûte qui sont alors transformées en métagabbro de faciès schiste bleu, puis éclogites. Ces roches sont de plus en plus déshydratées. L’eau ainsi libérée par les réactions entre les minéraux hydrate les péridotites du manteau de la plaque chevauchante et contribue à abaisser leur point de fusion. La fusion partielle de ces péridotites est à l’origine du magma dans les zones de subduction. Pb : Comment s’effectue la formation d’un magma andésitique ? Activité 5 chap3 TS : la formation d’un magma andésitique Formuler des hypothèses Utiliser des résultats expérimentaux pour éprouver l’hypothèse Mettre en relation des données pour rédiger une synthèse l’origine des différences de composition chimique entre la péridotite et l’andésite. Evaluation du taux de fusion de la roche mère du magma dans une zone de subduction. l’origine des magmas au niveau d’une zone de subduction. La comparaison d’une péridotite hydratée et d’un magma andésitique montre que le taux de fusion est de l’ordre de 10% et que le magma andésitique est enrichi en silice par rapport à la péridotite. La déshydratation des matériaux de la croûte océanique subduite libère de l’eau qu’elle a emmagasinée au cours de son histoire, ce qui provoque la fusion partielle des péridotites du manteau sus jacent. Pb : comment s’effectue la fabrication de la croûte continentale en zone de subduction ? III- FABRICATION DE LA CROUTE CONTINENTALE EN ZONE DE SUBDUCTION : Activité 6 chap3 TS :l’accrétion continentale – Recenser, extraire et organiser des informations afin de comprendre l’accrétion continentale. – Organiser des informations à partir du modèle de cristallisation d’un magma Document 1 p 196 Pb : quelles sont les roches plutoniques des zones de subduction ? Activité 7 : les roches plutoniques des zones de subduction Mettre en relation des informations pour établir un contexte de formation des roches Expliquer la structure d’une roche Comparer différentes roches d’un massif Organiser des informations à partir du modèle de cristallisation d’un magma. Détermination des points communs et les différences entre le granite et la granodiorite (= granitoïdes) la structure des granitoïdes témoigne de leur mise en place en profondeur les caractéristiques des roches plutoniques des zones de subduction. comment un magma de composition basaltique (pauvre en silice) peut donner des roches de composition granitique (riche en silice) Dans les zones de subduction, le magma issu de la fusion partielle du manteau de la plaque chevauchante peut cristalliser en profondeur, formant au sein de la croûte continentale des roches plutoniques. Les points communs des granitoïdes sont : composition chimique et minéralogique proche du granite, structure grenue, roche entièrement cristallisée donc refroidissement lent du magma en profondeur. 3 Pb : Comment a évolué la production de magma au cours des temps géologiques ? Activité 8 chap3 : la production de magma au cours des temps géologiques Extraire des informations Saisir des informations pour calculer une durée Adopter une démarche explicative Saisir des informations graphiques Document 2 p 196 la production de la croûte continentale au cours des temps géologiques Le rôle du magmatisme des zones de subduction dans la production de la croûte continentale. 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 subductions 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. Actuellement cette production de croûte continentale est compensée par son érosion puis subduction. La croissance des continents est donc nulle. Lorsqu’une partie du magma arrive en surface (par volcanisme) la plus grande partie cristallise en profondeur et donne des roches à structure grenue de type granitoïde Un magma d’origine mantellique aboutit ainsi à la création de nouveau matériau continental. Pour aller plus loin : - Volcan de Lascar au chili Arc volcanique de Java Accrétion continentale Fusion partielle du manteau et subduction. La subduction vue par l’artiste John Toth « tectonic subduction » Découvrir une zone de subduction en Europe Histoire : - Eruption du Vésuve Métier : - Vulcanologue - Séismologue 4
