DST6 Thème 1 - Partie B Le Domaine Continental et sa Dynamique

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Introduction
• La subduction est le phénomène dans lequel, dans une marge active, un pan de
lithosphère océanique plonge sous une autre lithosphère. Elle est associée à un
volcanisme intense de type explosif et parfois à la présence de roches plutoniques
(granitoïdes). Ces roches sont issues de magmas qui se formet précisément dans
le contexte de la subduction.
• Dans un premier temps, nous envisagerons le mécanisme par lequel la plongée
d’une plaque océanique froide dans le manteau plus chaud entraîne la genèse de
magma. Nous verrons ensuite comment le refroidissement de ce magma conduit
à la production de nouveaux matériaux continentaux.
1. Les transformations de la lithosphère océanique au cours de sa subduction
1.1 Les caractéristiques de la lithosphère qui subducte (❶1sur le schéma bilan)
• Après sa formation à l’axe d’une dorsale, la lithosphère océanique fracturée et peu
épaisse est le siège d’une circulation d’eau de mer, lui faisant subir un
métamorphisme hydrothermal. Il en résulte que la croûte océanique entrant en
subduction est hydratée, riche en minéraux hydroxylés : hornblende, actinote,
chlorite. De même, la péridotite du manteau lithosphérique de la plaque
plongeante est, au moins dans sa partie supérieure, métamorphisée en
SVT - TS3
DST6
Thème 1 - Partie B
Le Domaine Continental et sa Dynamique
Date :24/04/17
Durée :1h30
Critères
Éléments de correction
Qualité de la synthèse
Introduction, fil directeur et conclusion
Séparation et articulation des idées dans un plan
(apparent ou non)
Éléments scientifiques
¨ Cadre général : Subduction, lithosphère, croûte,
manteau
¨ Métamorphisme hydrothermal, minéraux hydroxylés
(hydratation)
¨ Métamorphisme HP-BT, déshydratation (production de
glaucophane, jadéite, grenat)
¨ Fusion partielle (péridotite anhydre/hydratée à 100 Km
¨ Taux de fusion et richesse en élements fusibles
(subdiction/dorsale)
¨ Cristallisation fractionnée (enrichissement en minéraux
fusibles)
¨ Roches volcaniques (1 exemple : andésite, rhyolite) à
structure microlithique
¨ Roches plutoniques (1 exemple : granodiorite) à
structure grenue
Qualités formelles
Schéma (taille appropriée, couleurs, soin, clarté)
Orthographe et présentation

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serpentinite, roche verdâtre riche en un minéral hydroxylé, la serpentine.
1.2 Le métamorphisme de la lithosphère en subduction (2 sur le schéma bilan)
• Au cours de sa subduction, la croûte océanique se réchauffe lentement et est
surtout soumise à des pressions de plus en plus importantes. Ces conditions sont
à l’origine de transformations minéralogiques à l’état solide (métamorphisme HP-
BT). En conséquence, à des profondeurs supérieures à 30-40 km, les minéraux
de ces roches se réarrangemenbt avec parte d’eau. Cela se traduit par exemple
par l’apparition du glaucophane, puis de la jadéite et du grenat, à partir des
minéraux initiaux.
• Ce n’est donc pas à partir de matériaux de la lithosphère océanique subduite que
prend naissance le magma. Mais la subduction provoque la libération d’eau qui
peut gagner la péridotite de la plaque chevauchante.
2. La genèse du magma
2.1 Le matériel à l’origine du magma (❸ sur le schéma bilan)
• Il n’existe pas de couche magmatique continue à l’intérieur du globe. Un magma
provient donc toujours de la fusion d’une roche préexistante.
• Malgré les variations de pente du panneau lithosphérique qui subducte, les
volcans se trouvent à l’aplomb d’une zone où le toit de la lithosphère en
subduction est à une profondeur de 100 km ou plus. C’est la péridotite de la
plaque chevauchante située à ces profondeurs qui subit une fusion partielle à
l’origine du magma.
2.2 L’eau et la genèse du magma (❷3sur le schéma bilan)
• Vers 100 km de profondeur, le géotherme de subduction se trouve dans le
domaine P,T où la péridotite du manteau est solide. La fusion partielle d’une
péridotite anhydre du manteau est donc impossible.
• Mais nous avons vu que le métamorphisme HP-BT de la plaque plongeante libère
de l’eau. Cette eau facilite la fusion partielle de la préidotite. Ainsi, à 100 Km de
profondeur environ, le géotherme de subduction franchit le solidus de la péridotite
hydraté : certains minéraux fondent et sont à l’origine d’un magma.
• Cependant cette fusion partielle est moins importante que sous une dorsale (10%
contre 15 à 20% de fusion). Le magma d’une zone de subduction est donc plus
riche en espèces chimiques fusibles (notamment la silice) que le magma d’une
dorsale. Le magma des zones de subduction sera donc à l’origine de roches
magmatiques différentes du basalte et du gabbro de la dorsale, moins denses et
plus riches en espèces chimiques fusibles (silice).
3. Du magma aux roches de la croûte continentale
• Ce magma est injecté dans les couches sus-jacentes, le manteau lithosphérique
puis la croûte continentale où il est stocké dans des chambres magmatiques. Ce
magma venu du manteau peut provoquer la fusion partielle des roches
continentales encaissantes : il y a alors mélange des deux magmas mantellique et
granitique d’origine crustale. De plus, le magma peut perdre peu à peu des
espèces chimiques réfractaires par le processus de cristallisation fractionnée où
ces derniers cristallisent et se solidifient les premiers. Le magma résultant est

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donc plus ou moins enrichi en espèces chimiques fusibles par rapport à un
magma de dorsale.
• En surface il engendre par refroidissement rapide des roches volcaniques
microlitiques, par exemples des andésite et rhyolites. (la richesse en silice de la
lave est à l’origine du caractère explosif de ce volcanisme). La rhyolite a une
composition chimique proche de celle du granite. Ses minéraux essentiels sont le
quartz et les feldspaths ; on y trouve également des minéraux ferromagnésiens
hydroxylés (riches en ions HO-) comme la biotite et l’amphibole. L’andésite, de
couleur gris clair, ne contient pas de quartz. Ses minéraux sont essentiellement
des feldspaths et des minéraux ferromagnésiens hydroxylés comme l’amphibole
et la biotite.
• La majeure partie du magma refroidit en profondeur, donnant des roches
plutoniques à structure grenue de type granitoïdes ayant une composition
minéralogique proche de celle du granite.
• Les roches de composition granitique étant caractéristiques de la croûte
continentale, celles issues du magma (rhyolites, andésite, granitoïdes) contribuent
à produire du matériel continental nouveau.
Conclusion
Si le magmatisme des dorsales engendre la croûte océanique (basaltes et gabbros), le
magmatisme des zones de subduction donne naissance à des roches dont la
composition se rapproche de celle de la croûte continentale (granitoïdes).
C’est l’hydratation de la croûte océanique au niveau de la dorsale et la subduction qui,
par des mécanismes illustrés par le schéma bilan, permettent la genèse de la croûte
continentale.
Schéma bilan

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Schématisation
correcte
Schématisation
maladroite
Pas de schématisation
Eléments
scientifiques
suffisants
et
schéma soigné
Eléments
scientifiques
suffisants
et
schéma peu soigné
Eléments
scientifiques
insuffisants
et
schéma soigné
Eléments
scientifiques
insuffisants
et
schéma peu soigné
2
1,5
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0,5
0