Correction (version élève) Exercices du livre.

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Correction (version élève)
Exercices du livre.
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On dispose du solidus du basalte hydraté : à droite de la courbe, la roche subit la FP.
On dispose de la courbe de déshydratation d’un basalte : à gauche, il est hydraté, à droite non.
Cela nous permet de distinguer la zone où le basalte hydraté peut fondre (la zone blanche entre les deux courbes,
entre 25 et 70 km de profondeur et 600 à 700°C).
Par ailleurs, on a l’évolution de la température de la lithosphère subduite avec la profondeur : elle n’est pas la
même à l’Archéen et à l’actuel. Actuellement, elle ne traverse pas la zone où le basalte hydraté peut subir la FP.
Il en était autrement à l’Archéen, puisqu’elle traversait cette zone.
Ainsi, à l’Archéen, un basalte hydraté pouvait subir la FP. A l’heure actuelle, c’est la péridotite de la plaque
chevauchante qui fond.
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1. Le métagabbro contient des plagioclases et pyroxènes, comme le gabbro d’origine. Il possède en plus de
l’amphibole hornblende. Il se situe donc dans la zone centrale du diagramme du document 2 (soit, en prenant au
sens large, 400 à 800°C et 0 à 5 km de profondeur, sachant que la limite basse n’est pas vraiment définie). C’est
un métamorphisme BT-BP.
2. Ce métagabbro contient de l’amphibole hornblende, qui est un minéral hydraté (formule chimique du
document 1, réaction chimique du document 2) et qui apparaît au détriment du pyroxène au cours du
métamorphisme océanique : il est donc hydraté. C’est justement la libération de cette eau, au cours du
métamorphisme de subduction, qui permettra d’abaisser le solidus de la péridotite mantélique de la plaque
chevauchante, et donc la fusion partielle de cette dernière.
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1. Pour cela, il faut regarder le solidus du basalte hydraté : à droite de la courbe, le basalte commence à fondre.
Quant on regarde l’évolution de la température des quatre lithosphères présentées, on remarque que seules trois
d’entre elles franchissent ce solidus : toutes sauf celles de 200 Ma. Du coup, la FP peut se faire entre 600 et
700°C et 25 et 75 km (en fonction de la LO prise en compte).
2.
Sous le document, il faut tenir compte de la phrase
« pour obtenir un magma de composition adakitique,
la roche qui subit la FP doit contenir da la hornblende
et du grenat ». Il faut donc prendre en compte la zone
où les deux minéraux sont présents (+). Cela nous
amène au domaine 600 à 1100°C et 25 à 75 km.
3. En tenant compte des informations des questions 1 et 2, cette zone ne recoupe que les lithosphères de 5 à 10
Ma.
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1. Le contexte est la subduction.
2. Quantifier un minimum, et montrer que la croissance n’est pas régulière (presque nulle depuis 1,5 Ga, très
forte entre 2,1 et 1,5 Ga). Elle dépend notamment de l’importance des subductions au cours du temps, de
l’érosion…
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THÈME 3 – EXERCICES
3. On distingue deux groupes de plaques sur le graphique des
frontières de plaques en subduction : les plaques qui ont un pour-
centage important de frontières en subduction (> 20 %) ont une
vitesse de déplacement élevée (> 5 cm / an), celles qui ont un
faible pourcentage de frontières en subduction (< 5 %) ont une
faible vitesse de déplacement (< 3 cm/an).
En revanche, on n’observe aucune corrélation entre la proportion
de frontières de plaque constituée de dorsales et la vitesse de
déplacement.
L’hypothèse selon laquelle les zones de subduction ont un rôle
largement prédominant dans le mouvement des plaques lithosphé-
riques est donc étayée par ces observations.
LA CHAÎNE DES MONTS ZAGROS EN IRAN
(Mettre en relation des informations pour construire un raisonnement)
Réponse attendue :
La carte géologique simplifiée (doc.1) et la coupe transversale de
la chaîne des monts Zagros (doc. 2) permettent d’observer des
sédiments mésozoïques et cénozoïques plissés, des failles inverses
et le chevauchement principal des monts Zagros. Ce sont des
indices d’épaississement.
Le Moho est situé entre 40 et 55 km sous la chaîne des monts
Zagros, ce qui suppose un épaississement de la croûte. Puisque la
valeur moyenne d’épaisseur de la croûte continentale est de l’ordre
de 30 km, il existe donc une racine crustale de 10 à 15 km sous
les monts Zagros.
Les ophiolites dispersées dans la chaîne sont des indices de la
disparition d’un domaine océanique entre la plaque Arabie et la
plaque Eurasie.
Des roches métamorphiques de faciès schistes bleus (doc. 2) sont
des indices d’une subduction. La disposition des deux faciès schistes
verts et schistes bleus suggère que la plaque Arabie est en subduc-
tion sous la plaque Eurasie.
De plus, la carte (doc. 1) et la coupe (doc. 2) mentionnent des
roches magmatiques de subduction, c’est un indice supplémentaire.
En conclusion, les indices structuraux de raccourcissement et
d’épaississement, la présence d’ophiolites et la présence de roches
métamorphiques (et la présence de roches magmatiques de sub-
duction) permettent de proposer que la chaîne des monts Zagros
s’est formée à la suite de la collision entre la plaque Arabique et
la plaque Eurasie ; cette collision a été précédée d’une subduction
d’un domaine océanique dont certains fragments subsistent encore
sous la forme d’ophiolites.
Chapitre 3 [pp. 197-198 du manuel]
LES INFORMATIONS FOURNIES PAR UN METAGABBRO
(Mettre en relation des informations)
Réponses attendues :
1. Le métagabbro présenté est un métagabbro à hornblende. Le
domaine de stabilité de cette roche correspond au domaine de
stabilité de l’association hornblende + plagioclase et pyroxène rési-
duel : en bleu foncé sur le graphique pression-température.
2. L’apparition de la hornblende au détriment du pyroxène (auréole
de métamorphisme) se fait par refroidissement et hydratation. Le
métamorphisme, que subit la croûte océanique lors de l’expansion
océanique s’accompagne donc de son hydratation, illustrée ici par
l‘apparition de la hornblende qui est un minéral hydroxylé. Lorsque
la lithosphère océanique est subduite, la croûte océanique subit
un autre métamorphisme lié à l’augmentation de la pression et de
la température et entraînant sa déshydratation. L’eau ainsi libérée
abaisse le point de fusion de la péridotite du manteau chevauchant
qui fond. Cette fusion partielle produit du magma à l‘origine du
magmatisme des zones de subduction.
LES CONDITIONS DE FORMATION DES
ADAKITES
(Mettre en relation des informations)
Réponses attendues :
1. A droite du solidus, les conditions de pression et de température
permettent la fusion partielle d’un basalte hydraté. A gauche du
solidus, les conditions de pression et de température ne permettent
pas la fusion d’un basalte, même hydraté.
2. Pour obtenir un magma de composition adakitique, trois condi-
tions doivent être réunies :
– la roche à l’origine du magma se trouve dans les conditions de
pression et de température permettant sa fusion
– la roche à l’origine du magma contient de la hornblende
– la roche à l’origine du magma contient du grenat
La zone où ces trois conditions coexistent (zone colorée ci-dessous)
se situe à droite du solidus (fusion du basalte hydraté), à gauche de
la limite de stabilité de la hornblende (présence de hornblende) et
sous la limite de stabilité du grenat (présence du grenat).
3. On constate que seuls les géothermes correspondants à des
lithosphères âgées de 5 et 10 Ma traversent la zone de fusion du
basalte hydraté à l’origine des adakites. Ce n’est pas le cas pour les
géothermes des lithosphères âgées de 50 et 200 Ma. Donc seule
la subduction d’une jeune croûte océanique permet la genèse
d’adakites.
00200 400 600
+
+
–
–
800 1 000 1 200
T (°C)
10
20 200 Ma
50 Ma
10 Ma
5 Ma
30
(…)
© Éditions Belin 2012