Collision

LA CONVERGENCE LITHOSPHERIQUE
ET SES EFFETS
« Je déteste la montagne car elle cache le paysage… » Allais A.
STRUCTURE DU GLOBE
Croûte (granite, basalte)
LITHOSPHERE
Manteau
supérieur
1200°C
ASTHENOSPHERE
Manteau
(péridotite)
Noyau externe
(fer liquide)
Noyau interne
(fer solide)
MESOSPHERE
La lithosphère est animée de mouvements
La lithosphère est découpée en plaques rigides
La lithosphère est découpée en plaques rigides
Première partie :
CONVERGENCE ET SUBDUCTION
Une fosse longue de 6.000
km est parallèle à chaîne de
montagne : Cordillère des
Andes
Cordillère des Andes
Fosse
Présence de reliefs particuliers :
deux types de reliefs positifs
Un relief négatif majeure :
LA FOSSE (plusieurs milliers de
mètres de profondeurs)
Evolution schématique de la subduction dans les Andes du Pérou
5 M.a.
25 M.a.
95 M.a.
Les déformations dans la plaque
chevauchante (américaine)
Observation 2 :
profil sismologique
dans le prisme
Observation 1 : plis
gigantesques
Modèle analogique :
Plis et FI
Déformations dans la plaque
plongeante (plaque Nazca)
Plan de Bénioff
Répartition particulière du flux de chaleur
Flux thermique moyen
CALCULS COMPLIQUES...
L ’anomalie thermique négative est compatible avec
l ’enfoncement d ’une plaque océanique froide...
L ’anomalie thermique positive est compatible avec
l ’activité magmatique observée en surface et en profondeur.
Volcanisme acide donc explosif...
En surface, le
refroidissement est
rapide :
la texture est
microlithique
En profondeur le
refroidissement est
lent :
la texture est grenue
Bilan : la marge péruvochilienne est marquée par une
forte activité magmatique et
tectonique,
on parle de marge active.
Deux nouveaux problèmes se posent :
- Quels sont les mécanismes à l ’origine de la
subduction ?
-Pourquoi observe-t-on un fort magmatisme
dans la plaque chevauchante ?
Inventaire des zones de subduction
O
O
O
Océan / Océan
O
Océan / Continent
O
O
O
O
Deux constats :
C
O
O
- les plaques plongeantes
sont toujours océaniques.
- le plan de Bénioff est plus
incliné dans le cas océan /
océan que océan / continent...
C
Conclusion : la plaque plonge sous
l ’effet de son poids...
A ce niveau la
lithosphère est
plus lourde que
l ’asthénosphère :
elle est prête à
plonger.
Sédiments 1,25
Lithosphère 3,00
Asthénosphère
3,25
SUBDUCTION OCEAN / OCEAN
SUBDUCTION OCEAN / CONTINENT
Lithosphère
océanique 3,00
Asthénosphère
3,25
Lithosphère
continentale
2,90
Le moteur de la subduction est toujours
la densité de la plaque plongeante,
toutefois les spécialistes distinguent
deux grands types de subduction :
Les conséquences de la subduction : métamorphisme et
magmatisme
 le métamorphisme : transformation d ’une
roche à l ’état solide du fait d ’une
modification de P et T. Il se caractérise par la
formation de nouveaux minéraux.
 le magmatisme : formation d ’un bain
silicaté fondu (liquide), puis cristallisation
rapide ou lente du magma.
Première étape : un métamorphisme HP et BT a lieu
dans la plaque plongeante
La roche initiale est un
gabbro :
Olivine + pyroxène +
feldspath
DE LA DORSALE A LA
FOSSE
Plagioclase + pyroxène + eau 
amphibole (hornblende)
Plagioclase + hornblende + eau 
chlorite + actinote
Le gabbro subit une forte
hydratation entre sa formation
et son entrée dans la fosse
Solidus du
gabbro
DE LA FOSSE AU
MANTEAU
- Plagioclase + chlorite 
amphibole (glaucophane) + eau
- Glaucophane + plagioclase 
grenat + eau
- Glaucophane + grenat 
Chlorite + eau
Le métagabbro au cours de
son enfoncement se
transforme et perd son eau
BILAN
Le gabbro tout en conservant sa composition
chimique initiale (à l ’eau près) a subit au cours de
son métamorphisme une forte hydratation en
surface puis une déshydratation en profondeur :
au cours de son enfoncement il libère de l ’eau sous
la plaque chevauchante...
Deuxième étape : le magmatisme a lieu dans
la plaque plongeante
Solidus
sec
Géotherme
moyen
4
Cristallisation
en profondeur
ou en surface
du magma
1
3
Fusion partielle et
hydratée du
manteau continental
2
Déshydratation
de la croûte
océanique
Enfoncement
de la plaque
océanique
plongeante
Remarque :
la fusion de la
plaque
plongeante se
produit parfois
ou se produisait
autrefois...
Magma initial :
riche en alcalins
(Na2O,K2O), pauvre en
silice
Les premiers solides sont
concentrés en alcalins
Le magma résiduel
s ’enrichit en silice
Le magma d ’une
composition initiale
basique devient acide
(granitique)...
Deuxième partie :
CONVERGENCE ET COLLISION
Une croûte continentale ne cède pas...
Géométrie finie d ’une zone de collision :
LES ALPES FRANCO-ITALIENNES
La Méditerranée est la zone d ’affrontement de
deux plaques. Les Alpes en font partie...
MCE : ancienne
marge passive
non
métamorphique
CPF
Schistes lustrés
(ancien océan),
MCI
métamorphique
La structure en coupe est
connue grâce aux données
de la géophysique
SISMIQUE REFLEXION
SISMIQUE REFRACTION
Interprétation
- La croûte est épaisse d ’environ 60 km = racine crustale.
- Le MOHO est dédoublé : empilement de deux croûte
continentale.
- Une zone de forte densité (3,00) = lithosphère océanique.
Prisme d ’accrétion continentale
Prisme d ’accrétion
sédimentaire
(couverture)
Prisme
d ’accrétion
lithosphérique
L ’évolution thermodynamique des roches
alpines à l ’Est du CPF
1. Évolution des roches de l ’ancien
océan alpin (ophiolites)
On peut ainsi
retrouver l ’évolution
thermodynamique des
gabbros de l ’océan
alpin...
P
TRAJET PTt
Subduction
Obduction
Domaine de
l ’actinote, E
Domaine du
glaucophane,
SB
Domaine
de la
chlorite,
SV
Accrétion
T
2. Évolution d ’une roche de la croûte continentale...
Bilan à retenir par cœur
Un petit bilan entre
nous...
L ’érosion n ’est en rien
responsable de
l ’effondrement d ’une
chaîne de montagne...