Chap 3 : le magmatisme des zones de subduction : la production de

Chap 3 : le magmatisme des zones de subduction : la production de nouveaux matériaux. Activité 1
Activité 1 : Les roches magmatiques des zones de subduction
Mise en situation et recherche à mener
En tant que géologue, vous avez échantillonné en surface d’une zone de subduction des roches magmatiques, que vous avez nommées roche A et roche B en attendant
leur identification. Vous savez que les différences constatées entre les roches magmatiques récoltées au niveau d’une même zone de subduction peuvent s’expliquer par
une origine magmatique différente et/ou par des conditions de refroidissement différentes.
Vous cherchez à déterminer quelle(s) hypothèse(s) explique(nt) les différences entre les roches A et B que vous avez récoltées.
Ressources
Document : minéralogie et structure de 4 roches magmatiques récoltées dans une zone de subduction
Composition
Minéralogique
Structure
Structure
Quartz
Feldspaths (orthose avec ou sans
plagioclases)
Biotite
Feldspaths (Plagioclases)
Pyroxène et/ou Amphiboles
Microlithique
A l’œil nu : existence de gros cristaux visibles
(phénocristaux) dans une pâte non cristallisée
Au microscope : grands cristaux et petits cristaux
(microlithes) visibles dans une pâte non cristallisée
apparaissant noire en lumière polarisée analysée.
RHYOLITE
ANDESITE
Roche volcanique
formée en surface
(refroidissement rapide)
Grenue
Cristaux visibles à l’œil nu.
L’ensemble de la roche est entièrement cristallisé
GRANITE
DIORITE
Roche plutonique
formée en profondeur
(refroidissement lent)
Magma riche en silice (entre 65 et 75%)
Magma moyennement riche en
silice (entre 50 et 60 %)
Conditions
de formation
Chimie du
magma
Matériel disponible : échantillons de deux roches A et B, lames minces des roches A et B, et microscope polarisant
Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation-problème
Proposer une stratégie de résolution réaliste permettant d’expliquer la (ou les) cause(s) possibles des différences constatées entre les roches A et B.
Répondre sur la fiche-réponse candidat puis appeler le professeur pour vérifier votre proposition et obtenir la suite du sujet.

Chap 3 : le magmatisme des zones de subduction : la production de nouveaux matériaux. Activité 2
Etape 2 : Mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables
Mettre en œuvre le protocole fourni ci -dessous pour la roche A, afin de déterminer sa structure et sa composition minéralogique.
Appeler le professeur pour vérifier les résultats et éventuellement obtenir une aide.
Etape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer
Sous la forme de votre choix présenter et traiter les données brutes pour qu'elles apportent les informations nécessaires à la résolution du problème.
Répondre sur la fiche-réponse candidat.
Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème
Exploiter les résultats pour savoir expliquer les différences de structure et/ou de composition minéralogiques des roches A (résultats obtenus) et B (document ressource).
Répondre sur la fiche-réponse candidat.
Matériel disponible et protocole d'utilisation du matériel
Matériel :
- échantillon non identifié et lame mince d’une roche A présente dans le
tableau ressource
- échantillon identifié d’une roche B présente dans le tableau ressource
- une loupe à main
- planche d’identification des minéraux.
- microscope polarisant à platine tournante réglé au maximum d’extinction (un
des deux filtres polarisants est escamotable)
Protocole :
- Observer à l’œil nu ou à la loupe à main la roche A.
- Observer au microscope polarisant la lame mince correspondant à la roche A
pour identifier:
o sa structure
o deux minéraux largement représentés en utilisant la planche d’identification
des minéraux
(Attention : il est rare d’observer des coupes de minéraux aussi parfaites que
celles de la planche ; utiliser toutes les informations pour la recherche).

Chap 3 : le magmatisme des zones de subduction : la production de nouveaux matériaux. Activité 3
CORRECTION
Etape 1 : Stratégie : Identification sur les échantillons de roches et sur les lames minces observées au microscope polarisant :
- structure des roches → conditions de refroidissement du magma
- composition minéralogique des roches→ composition chimique du magma
Résultats attendus :
Si structures différentes et même composition minéralogique → A et B issues de magma de même composition chimique mais
refroidissement à des profondeurs différentes.
Si compositions minéralogiques différentes et même structure → A et B issues d’un refroidissement à des profondeurs similaires à
partir de deux magmas de composition chimique différentes
Bien identifier la problématique.
On attend la stratégie de résolution
clairement expliquée (mais sans le
protocole détaillé) et les résultats
attendus permettant de répondre à la
cantine.
Etape 2
Bonne manipulation du microscope polarisant : lorsque polariseur et analyseur sont croisés (=à l’extinction) la
pâte ou le verre reste noire quand on tourne la platine.
Etape 3 Caractéristiques de la roche A (exemple avec roche A : rhyolite)
roche
caractérisiques
Roche A
structure
A l’œil nu : existence de phénocristaux dans une pâte non cristallisée
Au microscope polarisant : grands cristaux et petits cristaux (microlithes) visibles dans une
pâte non cristallisée apparaissant noire en LPA
→ structure microlithique
Composition
minéralogique
Quartz, feldspaths (orthose), biotite
Présentation au choix des résultats :
ici, un tableau ou un schéma (plus
difficile ici) avec un titre.
Etape 4 : De part sa structure microlithique et sa composition minéralogique (quartz, feldspaths (orthose), biotite) la roche A est
une rhyolite. La roche A est une roche volcanique formée par un refroidissement rapide en surface et issue d’un magma riche en
silice (entre 65 et 75%). Or la roche B, un granite, est une roche plutonique de structure grenue, formée par un refroidissement lent
en profondeur, et issue également d’un magma riche en silice (entre 65 et 75%). Ainsi les roches A et B proviennent d’un magma
présentant la même richesse en silice (entre 65 et 75%) mais la roche A, la rhyolite, s’est formée en surface tandis que la roche B,
le granite, s’est formée en profondeur.
On attend un raisonnement rigoureux
faisant appel à des connecteurs
logiques : or, donc, car, ainsi ….
Il est essentiel de vérifier que l’on
répond bien à la problématique.

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Activité 2 : L’origine du magma à dans les zones de subduction
D’où provient le magma qui est à l’origine des roches magmatiques observés dans les zones de subduction ?
Stratégie de résolution
Roche initiale
Fusion partielle
Magma
Production : documents 1, 2 et 3 complétés et réponse à la problématique sous la forme de votre choix.
Ressources : documents 1, 2 et 3 en page 4 et 5.
Aide à la résolution
Document 1 : déterminer si au niveau d’une zone de subduction, en absence d’eau, la fusion partielle des péridotites
mantelliques de la plaque chevauchante est possible. Si oui, préciser dans quelles conditions de pression et de
température.
Document 2 : déterminer si au niveau d’une zone de subduction, en présence d’eau, la fusion partielle des
péridotites mantelliques de la plaque chevauchante est possible. Si oui, dans préciser quelles conditions de pression
et de température.
Document 3 : montrer qu’au niveau d’une zone de subduction, les réactions métamorphiques au niveau de la croute
océanique de la plaque plongeante contribuent à rendre possible la fusion partielle des péridotites mantelliques de
la plaque chevauchante
Activité 3 : la production de la croûte continentale au niveau des zones de subduction
Comment le magma des zones de subduction permet-il la production de la croûte continentale ?
A l’aide de l’exploitation des documents 2, 3 page 190 et 4, 5 et 6 page 191, dégager les grandes caractéristiques de
la production de roches magmatiques actuelles puis celles de la formation de la croûte continentale dans l’histoire
de la Terre.
Bilan du chapitre
A l’aide du document 1 page 190 et de la page 195, représenter sous forme d’un schéma-bilan le magmatisme au
niveau d’une zone de subduction, vue en coupe (en 2 dimensions pas en 3).
Conditions de pression
et de température ?
Au laboratoire
reproduction des conditions de de pression
et de température sur des roches :
étude des magmas et des roches magmatiques
formées.
Sur le terrain
Estimation des conditions de pression et de
température en profondeur dans la
lithosphère (étude des ondes sismiques).

Chap 3 : le magmatisme des zones de subduction : la production de nouveaux matériaux. Activité 5
Document 1 : état physique des péridotites du manteau en absence d’eau dans une zone de subduction et évolution
de la température en fonction de la profondeur sous l’arc magmatique
Document 2 : état physique des péridotites du manteau en présence d’eau dans une zone de subduction et
évolution de la température en fonction de la profondeur sous l’arc magmatique