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Convergence lithosphérique et ses effets Connaissances exigibles. synthèse du 11.06.03. 1. La convergence des plaques aboutit à la disparition de la lithosphère océanique par subduction. 1.1. La subduction s’accompagne de phénomènes dynamiques caractérisant une marge active. 1.1.1. La lithosphère océanique s’enfonce sous une plaque océanique ou une plaque continentale. 1.1.2. Une zone de subduction est marquée par des reliefs et des anomalies dans la répartition du flux thermique. 1.1.2.1. La fosse océanique, relief fortement négatif, se situe à la frontière des plaques. Elle traduit la flexion de la plaque plongeante sous la plaque chevauchante. A l’aplomb de la fosse, le flux de chaleur est anormalement faible. Cette anomalie thermique négative s’interprète par la présence du matériel froid de la lithosphère subduite dans l’asthénosphère. 1.1.2.2. Parallèlement à la fosse, des reliefs positifs se forment sur la plaque chevauchante. Ce sont des chaînes de type cordillère sur une croûte continentale ou des arcs insulaires sur une croûte océanique. Un flux de chaleur anormalement élevé est associé à ces reliefs. Cette anomalie thermique positive traduit la présence de magma. 1.1.3. Le raccourcissement imposé par la convergence des plaques provoque des déformations à leur frontière. Des sédiments océaniques non entraînés dans la subduction, s’entassent en écailles superposées formant un prisme d’accrétion. Dans ce prisme, des plis et des failles inverses témoignent de forces de compression. 1.1.4. 1.2. Le plongement de la lithosphère océanique dans l’asthénosphère génère de nombreux séismes. Les foyers des séismes se répartissent en profondeur selon un plan plus ou moins incliné de la fosse vers la plaque chevauchante : le plan de Wadati-Bénioff. L’enfoncement de la plaque océanique rigide se fait selon ce plan. Les contraintes liées aux frottements entre les plaques sont à l’origine des séismes. L’augmentation de densité de la lithosphère océanique est le principal moteur de la subduction. En s’éloignant de la dorsale, la lithosphère océanique se refroidit. Le manteau lithosphérique s’épaissit aux dépens de l’asthénosphère. La lithosphère océanique devient donc plus dense que l’asthénosphère et s’enfonce. TS 1.5. Convergence lithosphérique Synthèse 1/3 16/05/03 1.3. La subduction génère une importante activité magmatique directement liée à des phénomènes métamorphiques. 1.3.1. Les roches de la plaque subduite se transforment au cours de réactions métamorphiques. Des associations de minéraux stables caractérisent les différents domaines de température, de pression et d’hydratation. Les roches de la lithosphère océaniques sont soumises à des conditions de basse température et de haute pression, différentes de celles de leur formation. Leurs transformations à l’état solide entraînent l’apparition de nouveaux minéraux caractéristiques des zones de subduction. Les transformations minéralogiques s’accompagnent d’une déshydratation des roches de la lithosphère océanique. 1.3.2. La genèse du magma des zones de subduction est la conséquence de la déshydratation de la plaque plongeante. L’eau libérée percole dans le manteau de la plaque chevauchante. Elle abaisse le point de fusion des péridotites du manteau. La fusion partielle des péridotites hydratées est à l’origine d’un magma de composition andésitique. 1.3.3. Le refroidissement de ce magma aboutit à la mise en place de roches magmatiques. Sa remontée à la surface est à l’origine de roches volcaniques : andésites et rhyolites. Son refroidissement lent, en profondeur, donne naissance à des roches plutoniques : les granitoïdes. Ces roches sont caractéristiques de la croûte continentale. 2. Les chaînes de collision comme les Alpes franco-italiennes, résultent de la convergence de deux plaques lithosphériques continentales. 2.1. Dans une chaîne de collision, on retrouve des marqueurs d’un ancien domaine océanique. 2.1.1. Des structures caractéristiques d’une marge passive témoignent de l’ouverture d’un océan : Des blocs basculés de croûte continentale limités par des failles normales. Des séries sédimentaires. 2.1.2. Des ophiolites, témoins d’une ancienne lithosphère océanique, affleurent. Une ophiolite est un cortège de roches océaniques : basaltes en coussins, gabbros et péridotite. 2.2. Dans une chaîne de collision, certaines roches renferment des associations minéralogiques témoins d’une subduction. 2.3. Dans ce type de chaîne de montagnes, des structures compressives témoignent de la collision de deux plaques continentales après fermeture de l’océan. 2.3.1. Plis, failles inverses, nappes de charriage, sont des conséquences du raccourcissement crustal. TS 1.5. Convergence lithosphérique Synthèse 2/3 16/05/03 2.3.2. Ce raccourcissement provoque un épaississement crustal important. Il conduit à des reliefs élevés. Dans la zone centrale de la chaîne, la racine de la croûte peut atteindre une profondeur de 50 Km. 2.4. Dés sa formation, une chaîne de collision subit une évolution qui se poursuit tardivement. Les reliefs sont soumis à une érosion intense. Ainsi des roches formées en profondeur peuvent être ramenées à la surface. 3. La lithosphère océanique a une évolution spatio-temporelle. 3.1. Elle se forme au niveau des dorsales par accrétion. 3.2. Elle disparaît dans les zones de subduction en contribuant à générer de la croûte continentale. 3.3. Associée à la lithosphère continentale, elle participe à la formation des chaînes de collision. Mots clés Andésite. Fosse océanique Plan de Wadati-Bénioff Arcs insulaires Granitoïdes Plaque chevauchante Collision Marge active Plis Convergence des plaques Nappes de charriage Prisme d’accrétion Epaississement crustal Ophiolite Rhyolite Failles inverses Phénomènes métamorphiques Subduction TS 1.5. Convergence lithosphérique Synthèse 3/3 16/05/03
