DS 4 type 2B am sud 2003

DS 4
Exercice de type 2b : la convergence lithosphérique.
Au niveau des zones de subduction, on constate un volcanisme aérien intense
manifestant un magmatisme important. On admet actuellement que ce dernier a
pour origine une fusion partielle des péridotites du manteau.
A partir de la mise en relation des informations extraites des documents et
de vos connaissances, recherchez les conditions qui permettent d'expliquer la
fusion partielle des péridotites dans les zones de subduction.
Document 1 : les caractéristiques des zones de subduction: localisation des
magmas, isothermes (500°C, 750°C, 1000°C), et emplacement des deux roches, A
et B, de la croûte océanique décrites dans le document 3.
D'après Amaudric du Chaffaut. Tectonique des plaques . CRDP Grenoble.

Document 2 : résultats expérimentaux montrant l'état des péridotites en
fonction de la température et de la pression et géotherme de zone de subduction
hPA
: hectoPascals
D'après Caron. Comprendre et enseigner la planète Terre . Ophrys
Document 3 : les roches A et B sont des métagabbros: des anciens gabbros ayant
subi une subduction avant d'être ramenés à la surface
Roches → A B
Composition minéralogique
PL : plagioclase
Py : pyroxène
Gl
: glaucophane
Ja : jadéite
Gr : grenat
Minéraux et formules chimiques :
PL : plagioclase (Na,Ca)Si
2
Al
2
O
8
Ja : jadeite NaAlSi
2
O
6
Py: pyroxène Ca(Mg,Fe)
3
(Al,Fe
3+
)
2
Si
3
O
12
Gr: grenat (Ca,Mg,Fe)
3
(Al,Fe
3+
)Si
3
O
12
Gl: glaucophane Na
2
(Mg,Fe)
3
Al
2
Si
8
O
22
(OH)
2
La présence d'un radical OH dans la composition d'un minéral signifie que le
minéral est hydraté

Notions : recherche des conditions permettant d’expliquer la fusion partielle
des péridotites du manteau
Barème
Document 1
Localisation du magma :
manteau lithosphérique de la plaque chevauchante
dans une zone située entre 80 et 120 km de profondeur,
entre 750 et environ 1000°C (un peu plus pour une partie de la zone de
formation de magma),
juste au contact de la croûte de la plaque subductante
interprétation : comme le magma se trouve dans le manteau lithosphérique, on
peut penser que ce sont les péridotites qui fondent partiellement dans les
conditions de pression (profondeur) et température indiquées précédemment.
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/1
/1
/1
/1,5
Document 3
Roche A se trouvant au niveau de la croûte océanique de la plaque océanique
plongeante dans le doc 1 à environ 25 km de profondeur et – de 500°C
=méta gabbro qui comporte des feldspaths plagioclases, du pyroxène et de la
glaucophane, un minéral signant le faciès « schiste bleu »
Un méta gabbro est un ancien gabbro qui a subit un métamorphisme
(=transformation minéralogique à l’état solide à cause de variations de P et de T
par rapport à celles régnant lors de sa solidification)
La formule chimique de la glaucophane nous indique que ce minéral est hydraté
car il contient du OH.
Le méta gabbro B se trouve toujours au niveau de la croûte océanique de la
plaque plongeant mais plus profond (90 km) et à plus de 500°C.
Il comporte de la jadéite et du grenat qui sont des minéraux caractéristiques du
faciès « éclogite ». Ils contiennent les mêmes éléments chimiques que les
minéraux du méta gabbro A mais réassociés différemment suite à un
métamorphisme HPBT. Il n’y a plus de radicaux OH donc plus d’eau.
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/1,5
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/1
/1,5
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/1
Document 2
Indique l’état de la péridotite suivant les conditions P et T
Les conditions régnant dans la zone de magma du document nous indiquent qu’une
péridotite non hydratée serait solide mais qu’une péridotite hydratée serait
dans un domaine solide + liquide correspondant à une fusion partielle.
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Synthèse
L’eau qui s’échappe des méta gabbros lors de leur transformation de A en B
remonte dans le manteau lithosphérique sus-jacent. Le solidus « humide » des
péridotites ainsi hydratées est franchi dans les conditions régnant (80/130km
et entre 750 et 1100°C) . Il y a fusion partielle des péridotites du manteau et
genèse d’un magma.
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