Chapitre 10 : Magmatisme des zones de subduction et production

Chapitre 10 : Magmatisme des zones de
subduction et production de croûte continentale
I. Les manifestations du volcanisme des zones de subduction
La ceinture de feu correspond au pourtour de l’océan Pacifique. C’est le lieu d’un volcanisme typique des zones de
subduction : le volcanisme explosif.
Il se manifeste par :
 explosions
 nuées ardentes
 panaches volcaniques
 absence de coulée de lave
 gaz et cendres brûlants
Plus un magma est chaud et riche en SiO2, plus il est visqueux.
Ainsi, un magma basaltique engendre plutôt (mais pas exclusivement) un dynamisme effusif. Un magma andésitique
donnera plus facilement lieu à un dynamisme explosif. Notez qu'un magma andésitique peut néanmoins donner
naissance à des coulées car il faut également prendre en compte la teneur en gaz d'un magma pour expliquer les
dynamismes éruptifs.
II. L’origine du magmatisme des zones de subduction
1. Métamorphisme de subduction et déshydratation
a. A proximité des dorsales, hydratation de la croûte océanique
L’hydratation de la croûte océanique se produit dans les zones fracturées, où l’eau chaude et riche en ions s’infiltre.
Cette hydratation transforme les roches de la lithosphère en roches métamorphiques appartenant aux schistes verts
: métamorphisme de haute température, basse pression. Il y a donc présence de minéraux hydroxylés comme la
chlorite, l’actinote et la hornblende (=amphibole).
b. Dans les zones de subduction, déshydration de la croûte
La lithosphère océanique hydratée qui subduit est soumise à des conditions de haute pression et basse température.
Dans ces conditions de nouveaux minéraux se forment : grenat et glaucophane. Ces minéraux ne sont pas
hydroxylés.
Ces réactions minéralogiques de métamorphisme s’accompagnent de la libération d’une phase liquide, l’eau. Ainsi se
produit une déshydratation de la lithosphère océanique au cours de son enfoncement et le départ d’eau vers le
manteau lithosphérique de la plaque chevauchante.
(Voir diaporama)
2. Hydratation du manteau péridotitique et fusion partielle
Doc 1b p 176
Suite à la déshydratation de la lithosphère plongeante, il y a hydratation du manteau adjacent. D’après le diagramme
de la température en fonction de la profondeur, cela à pour effet de déplacer le solidus des péridotites ; Celles-ci
devenant hydratée, le solidus se déplace vers des températures moindres, croisant ainsi le gradient géothermique
sous l’arc volcanique.
Le magma provient de la fusion partielle des péridotites au-dessus du plan de Bénioff, cette fusion est due à
l’hydratation du manteau. La fusion partielle s’effectue entre 70 et 120 km environ, le manteau lithosphérique a
alors une température de 1000°C suffisante pour permettre la fusion.
L’eau issue du métamorphisme HP BT est à l’origine de la fusion partielle de la péridotite : le magmatisme des zones
de subduction est donc couplé au métamorphisme de la lithosphère.

3. Le rôle de l’eau dans la fusion partielle
Doc 3 p 177
Plus le magma est hydraté, plus la température minimale de fusion diminue. L’eau a un rôle de fondant, c'est-à-dire
qu’elle abaisse la température de fusion des minéraux qui compose la péridotite. Ainsi, ils fondent à une
température moindre par rapport à la profondeur où ils se trouvent.
III. La production de croûte continentale au niveau des zones de subduction
1. Composition minéralogique des roches magmatiques
(Voir doc 3 p 181)
La présence de minéraux hydroxylés tel que l’amphibole ou la biotite témoigne de l’hydratation du magma. En effet, la
composition chimique de l’amphibole révèle la présence d’hydrogène combiné à l’oxygène. L’hydratation du magma a donc un
impact sur la nature des minéraux formés dans une zone de subduction.
2. Condition de formation des roches magmatiques
Andésite et diorite (ou granodiorite) sont des roches typiques des zones de subduction comme les Andes. Leur
même composition chimique atteste d’un même magma d’origine mais de conditions de formation différentes.
a. Structure microlithique et refroidissement en surface
La structure est un révélateur des conditions de formation des roches. En effet, la structure microlitique révèle un
refroidissement par étapes lors de la remontée du magma vers la surface.
Certains minéraux commencent à se former dans la chambre magmatique, grandissent, tandis que d’autres
commenceront leur croissance lors de la remontée dans la cheminée.
Ainsi, la structure microlitique, caractérisée par la présence de phénocristaux (gros cristaux), de microlithes (petits
cristaux) et de verre, matière amorphe, non cristallisée, est révélatrice d’un refroidissement rapide, en surface.
Structure microlithique à savoir schématiser (doc 2 p 180)
b. Structure grenue et refroidissement en profondeur
Le granite et la granodiorite présentent une structure grenue similaire.
La structure grenue, caractérisée par des minéraux jointifs, indique un refroidissement lent qui a permis la
croissance des minéraux ; Cette dernière s’est achevée lorsque chaque face du minéral rencontrait la face d’un autre
minéral. Ce qui conduit à une cristallisation totale du magma.
On parle de roches plutoniques car elles se mettent en place en profondeur en formant des structures arrondies
appelée pluton.
Structure grenue à savoir schématiser (doc 5 p 182)
3. L’accrétion continentale
Volcanisme et plutonisme sont deux activités magmatiques à l’ origine de nouveaux matériaux continentaux. Le
magma, d’origine mantellique, a permis de former de la nouvelle croûte continentale : on parle alors d’accrétion
continentale. Ce mécanisme permet alors un épaississement crustal par ajout de nouveaux matériaux.
Schéma bilan à savoir faire p 183 ou sur diaporama.
Nom des roches
Description de la roche
Structure
Composition minéralogique
RHYOLITE
Grise claire, Légère, Petits
minéraux
Microlitique
Quartz, Feldspaths (orthose avec ou sans plagioclases), Biotite
ANDESITE
Grise, , légère, Petits
minéraux
Microlitique
Feldspaths (Plagioclases) Pyroxène
et/ou Amphiboles
GRANITE
Gris, Lourde, Gros minéraux
jointifs
Grenue
Quartz, Feldspaths (orthose avec ou sans plagioclases)
Biotite
DIORITE
Claire , Lourde, Gros minéraux
jointifs
Grenue
Feldspaths (Plagioclases) Pyroxène
et/ou Amphiboles