On observe - 2 plaques (indienne et eurasienne) en convergence : Sumatra est une zone de frontière convergente de plaques.

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1 Partie 2.1 : la géologie de Sumatra TS : convergence lithosphérique CORRECTION La région de l'île de Sumatra est une zone régulièrement secouée par de très forts séismes. A partir de l analyse rigoureuse des documents, donner les arguments qui permettent d'identifier cette zone comme une zone de subduction Carte géologique de la région de Sumatra à déplacement des plaques : coupe (AB) PB : On cherche, sur la carte géologique de la région de Sumatra, les arguments qui permettent de montrer que cette zone est une zone de subduction. (Informations, connaissances, déductions) Nous savons qu une zone de subduction est une zone de convergence lithosphérique où une lithosphère océanique dense s enfonce sous une autre lithosphère moins dense. Cette dynamique s accompagne de critères caractéristiques : topologiques (reliefs) ; activité volcanique, sismique ; pétrologiques) qui permettent d identifier ces zones : On observe - 2 plaques (indienne et eurasienne) en convergence : Sumatra est une zone de frontière convergente de plaques. - un relief négatif : une fosse (-7000m) au sud ouest de la limite de plaques (fosse de Java), située au niveau de la plaque indienne, disposé parallèlement à un relief positif : une chaîne volcanique (île de Sumatra) située au nord est de la limite de plaque, sur la plaque eurasienne. - une forte activité sismique : la profondeur des séismes augmente en s éloignant de la fosse vers le relief positif et certains sont anormalement profonds (200Km), Je sais qu à cette profondeur il s agit de l asthénosphère, ductile, or un séisme est une rupture de contrainte (fracture), il ne peut donc se mettre en place que dans un matériel cassant. On en déduit que la profondeur des séismes (plan de bénioff) matérialise le plongement d un matériel cassant sous la plaque eurasienne : la lithosphère océanique plongeante (indienne) - une activité volcanique (explosives) : une chaîne de volcans en activité situés à l aplomb de l isobathe des séismes situés à 100 Km de profondeur Je sais que l activité volcanique nécessite une activité magmatique en profondeur J en déduis que dans ces zones les conditions de fusion des roches se mettent en place à l endroit où la plaque plongeante atteint 100 Km de profondeur : c est la zone de fusion partielle des péridotites hydratées du manteau de la plaque eurasienne grâce au métamorphisme de la plaque plongeante.

2 (Non traitées dans cet exercice) [- des roches spécifiques formées à partir d un magma plus ou moins riche en silice, donc visqueux, responsable du volcanisme explosif : Roches volcaniques formées par un refroidissement rapide en surface : andésite (Siì), rhyolites (Si ìì) Roches plutoniques formées par refroidissement lent en profondeur : diorite (Siì), granites (Siìì)] Toutes ces observations nous permettent de démontrer que la région de Sumatra est une zone de subduction où la plaque Indienne s enfonce sous la plaque eurasienne. Réalisation de la coupe géologique, à l échelle Plaque indienne à Convergence Fosse (Relief -) ß Plaque eurasienne Volcans explosifs (Reliefs +) Andésites, rhyolites Lithosphère océanique Croûte océanique MOHO Manteau lithosphérique LVZ (isotherme 1300 ) Asthénosphère Croûte continentale Plutons Diorite, granites Manteau lithosphérique Fusion partielle des péridotites hydratées Séismes superficiels Lithosphère continentale Séismes moyens Asthénosphère Séismes profonds - Partie 2.2 : La formation de l'himalaya Selon le modèle actuel, l Himalaya est interprétée comme une chaîne de collision : le résultat d une collision continentale (3) qui s est réalisée après disparition par subduction (2) d une lithosphère océanique (1). A partir de l étude rigoureuse des documents et de vos connaissances, retrouvez les arguments qui valident ce scénario dans le cadre de la formation de l Himalaya ê(1) mise en place d une lithosphère océanique ; (2) subduction, (3) collision Au cours de cet exercice, nous allons rechercher les arguments qui valident le scénario de la mise en place d une chaîne de montagnes de collision dans l Himalaya : - les arguments qui valident la mise en place d une lithosphère océanique - les arguments qui valident une subduction de cette lithosphère - les arguments qui valident une collision des 2 lithosphères continentales qui bordaient l océan

3 Le document représente une carte géologique simplifiée de l Himalaya, on observe - 2 plaques lithosphériques (eurasiatique et indienne) en convergence - des ophiolites - des sédiments marins - des granites de subduction - des sédiments de prisme d accrétion = croûte océanique non métamorphisée mise à l affleurement = formés sur la croûte océanique en milieu océanique = roches plutonique formées par refroidissement lents, en profondeur d un magma formé à partir de la fusion partielle des péridotites hydratées du manteau de la plaque chevauchante d une zone de subduction + roches du prisme d accrétion = sédiments déformés par la subduction à nous sommes en zone de frontière de plaques convergentes à présence d une lithosphère océanique (océanisation) à zone de subduction à collision - des reliefs positifs élevés - des chevauchements - des plissements = se forment suite aux forces de compression liées aux mouvements de convergence : = mise en place de déformations

4 Le document représente une coupe géologique simplifiée de l Himalaya On observe - des ophiolites dans la zone de suture de Tsangpo (entre la plaque indienne au sud et eurasienne au nord) - des sédiments marins = la mise à l affleurement de la croûte océanique coincée» entre les 2 lithosphères continentales = limite des é plaques, confrontation des lithosphères à limite des 2 plaques entrées en collision - plissés et de chevauchements de grande ampleur (100 Km) - une croûte continentale épaissie (80 Km) par l empilement de grandes écailles de croûtes, séparées par des failles inverses - Un métamorphisme de la croûte continentale - des plutons de granite, issus de la croûte continentale = déformations superficielles et profondes liées aux forces mises en jeu au cours de la collision à découpage de la croûte continentale en grandes écailles qui se s empilent à épaississement = racine crustale raccourcissement + épaississement = modification des roches à l état solide sous l effet de la pression et ou de la T, modifications à fusion partielle (anatexie) à magma à granite à les reliefs sont formés par une intense déformation des terrains en surface et la racine crustale = empilement d écailles de croûte continentale = indices d une collision l épaississement augmente la masse à enfoncement par isostasie ce qui entraine les roches en profondeur, métamorphisées puis anatexie à roches métamorphiques et granites d anatexieentraine * un prisme d accrétion est la structure se mettant en place au niveau de la fosse d une zone de subduction, formée de sédiments marins intensément plissés par les forces de compressons

5 Document 3 : Tomographie sismique selon une coupe nord-sud au niveau de l'himalaya Je sais tomographie sismique = analyse vitesse des ondes sismiques ó température : Plus vitesseì(anomalie +), plus le matériel est froid Plus vitesse î(anomalie -), plus le matériel est chaud Le document représente un profil en tomographie sismique de la chaîne himalayenne Je vois une anomalie + de la vitesse des ondes selon un plan qui suit la distribution des séismes Sud à nord jusqu à 800 Km de profondeur une anomalie au niveau des reliefs de la croûte continentale Que dans une zone de subduction la LO s enfonce plus vite qu elle ne se réchauffe à il existe un matériel froid qui s enfonce en profondeur sous l Himalaya (NàS), il s agit de la lithosphère océanique indienne subduite la croûte continentale déformée et épaissi est le siège d un magmatisme d anatexie sous l effet de l enfoncement du matériel de la croûte qui subit une anatexie Document 4a Microphotographie d'une lame mince d'une roche appartenant à la croûte continentale Cette roche a été récoltée dans la vallée du Kaghan (ouest de l'himalaya).() î Profondeur

6 Je sais que les minéraux présents dans une roche témoignent de sa condition de formation Les documents représentent les minéraux observés dans une lame mince d une roche prélevée à l ouest de l Himalaya et le domaine de stabilité (P, T ) des minéraux Je vois de la coésite, entourée de quartz La cohésite se forme dans des conditions de grande pression (profondeur 100 Km) et la transformation en quartz nécessite une diminution de pression (î?) Sous l effet d un réajustement isostatique, la disparition des reliefs se traduit par une remontée de la racine crustale et donc de la lithosphère continentale La présence de coésite témoigne d une énorme pression = d un enfouissement très profond et/ou l application de forces de compression ó blocage de subduction? La transformation de cette cohésite en quartz témoigne que cette roche est remontée par rééquilibrage isostatique jusqu à être mise à l affleurement. L Himalaya est une zone de frontière de 2 plaques : indienne et eurasienne (doc1), nous pouvons y observer : - des indices d une océanisation : des ophiolites, roches de la croûte océanique (basaltes, gabbros, péridotites) non métamorphisée, mises à l affleurement, associées à des sédiments marins, (doc1 et 2), on peut donc vérifier qu au niveau de l Himalaya existait un océan avec lithosphère océanique recouverte de sédiments. - Des indices d une subduction : des sédiments marins sont identifiés comme ceux d un prisme d accrétion, (doc1) sédiments déformés au niveau de la fosse d une zone de subduction ; des granites de subduction, résultats du magmatisme caractéristique de ces zones : la fusion partielle des péridotites du manteau de la plaque chevauchante, hydratées grâce au métamorphisme de la plaque chevauchante. Ce magma a refroidi lentement en profondeur. La présence en profondeur d un matériel présentant des anomalies positives de vitesse des ondes sismiques, s enfonçant du sud au nord, sous l Himalaya (doc3). Je sais que ces accélérations de la vitesse des ondes sismiques témoignent de la présence d un matériel froid et dense et que dans une zone de subduction la lithosphère océanique plongeante s enfonce plus vite qu elle ne se réchauffe et reste froide et cassante en profondeur, ce qui est confirmé par la distribution des séismes qui suivent le plan de Bénioff On peut donc confirmer qu une subduction de la lithosphère océanique indienne sous l Eurasie a eut lieu - Des indices d une collision : des déformations superficielles importantes : plissements, chevauchements, (doc1, 2) témoignent de la mise en place de force de compression liées à une convergence et de la mise en place des reliefs élevés présents dans l Himalaya. De déformations profondes : de grandes écailles de croute continentale découpées par des failles inverses s empilent (doc2) épaississant la croûte continentale et donnant naissance à une racine crustale très profonde (80 Km) : épaississement et raccourcissement de la croûte continentale témoignent d une collision. Des modifications des roches liées à l épaississement : des roches métamorphiques, (doc2) modifiées à l état solide par des modifications de conditions de T et/ou pression, mises en place au cours de leur enfouissement puisque lorsque la croûte, en équilibre sur l asthénosphère, s épaissit, elle s enfonce par équilibre isostatique et les roches sont portées à grande profondeur. Elles peuvent même entrer en fusion partielle (anatexie) si le solidus est dépassé et cela est à l origine des plutons de granites continentaux (doc2) Les minéraux présents dans les roches, témoignent de leurs conditions (P, T ) de formation, la coésite observée dans le document 4a) témoigne de conditions de pression très importantes (doc4b), cela peut être lié à un enfouissement à grande profondeur (>80Km), ou à une augmentation des forces liées au blocage d une subduction à cause de la confrontation des lithosphères continentales de même densité qui bordaient l océan

7 La présence de quartz en auréole (autour), formé à partir de la coésite, nous indique une diminution de pression. En effet la disparition des reliefs à cause de l érosion et l altération, entraîne une perte de masse et un rééquilibrage isostatique : la racine crustale remonte la croûte continentale ré-entraine les roches vers la surface, entraînant des transformations minéralogiques. La chaîne himalayenne est entrain d évoluer, ses reliefs se démantèlent et la chaîne remonte. Nous avons donc validé le scénario de formation d une chaîne de montagnes de collision dans l Himalaya. - Un océan séparait les plaques Indienne et Eurasienne qui étaient en divergence. - Une subduction de la lithosphère océanique Indienne s est mise en place sous la lithosphère Eurasienne jusqu à la disparition totale de l océan qui a vu la confrontation des 2 marges continentales de l océan et leur collision dont la trace est aujourd hui indiquée par la position des ophiolites qui marque la zone de suture des 2 plaques.