1ère partie de l épreuve Dossier. LA SUBDUCTION

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Aline Lachapelle
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1 1ère partie de l épreuve Dossier. LA SUBDUCTION

2 LA SUBDUCTION Niveau : Terminale S Extrait du programme : Documents : Document 1 : Document 2 : Document 3 : Document 4 support concret : Carte bathymétrique et topographique du monde et détail de la zone des Mariannes Carte des volcans du Monde. Tomographie sismique à travers plusieurs zone de subduction. Carte mondiale des âges des fonds océaniques - Lame mince d une andésite calco- alcaline (à amphiboles) - Echantillon macroscopique d une andésite calco- alcaline (à amphiboles)

Monde. Tomographie sismique à travers plusieurs zone de subduction.

3 Document 1 : Carte bathymétrique et topographique du monde et détail de la zone des Mariannes Carte des volcans du Monde.

4 Document 1 : interprétations Interprétation scientifique (niveau Master) 1) Carte du monde des reliefs terrestres et sous-marins - plusieurs types de reliefs : chaîne de montagnes intracontinentales (ex. Alpes, Himalaya) - Dorsales medio- océaniques - Points chauds - Fosse océanique en bordure d une zone de haut relief 2) Détail de la topographie des Mariannes - Fosse 4400m, relief 0m = 2000m au dessus du fond océanique - Zone de subduction caractérisée par ce contraste de reliefls 3) Carte volcans du monde - volcanisme abondant en limite de plaque - divergence et intra-plaque : effusif et sous-marin - convergence de plaques / subduction : volcanisme abondant et explosif - Mariannes : relief positif = volcans explosifs. Conclusion : caractéristiques des zones de subduction + 2 types de zones de subduction = intra- océanique (ex. Mariannes) et sous-continental (ex. Andes). Didactisation du document et utilisation en classe de TS Programme de TS : «La lithosphère océanique s enfonce sous la marge active d une plaque comprenant une croûte continentale ou une croûte océanique. Les caractéristiques principales des zones de subduction sont : - La présence de reliefs particuliers (positifs et négatifs). - Une activité magmatique importante. - Une déformation lithosphérique importante. - Une répartition particulière des flux de chaleur. La distribution géométrique des séismes matérialise le plongement d une portion rigide de lithosphère à l intérieur du manteau plus chaud et ductile.» Document d appel illustrant les caractéristiques géométriques des zones de subduction (fosse, relief, volcans). Le relief positif est expliqué par la présence des volcans (arc), mais le relief négatif n est pas expliqué. Ajouter une donnée sismique pour construire le plan de Watidi- Benioff.

dessus du fond océanique - Zone de subduction caractérisée par ce contraste de reliefls 3) Carte volcans du monde - volcanisme abondant en limite de plaque - divergence et intra-plaque : effusif et

5 Document 2 : Tomographie sismique à travers plusieurs zone de subduction.

6 Document 2 : interprétations Interprétation scientifique (niveau Master) 1) Principe de la tomographie sismique Téléséismes = ondes sismiques traversent toute la terre et arrivent verticalement sous la zone d intérêt. Variation de vitesse par rapport à la normale (modèle PREM) : rapide (bleu) = zone dense et/ou froide, lente (rouge) = zone peu dense et/ou chaude. 2) Interprétation Bleu = slab froid plongeant dans le manteau chaud. - Va parfois jusqu à couche D (Amérique centrale) - S arrête parfois à 670 km (Japon). - Plusieurs catégories de zones de subduction : plat, penté, etc. Didactisation du document et utilisation en classe de TS Programme de TS : «Limites : L étude exhaustive de la diversité des structures et des fonctionnements des zones de subduction n est pas au programme. On se limite à la distinction entre subduction sous une marge continentale et subduction intra-océanique.» Typiquement hors programme. Eviter de se servir de ce genre de document.

2) Interprétation Bleu = slab froid plongeant dans le manteau chaud. - Va parfois jusqu à couche D (Amérique centrale) - S arrête parfois à 670 km (Japon).

7 Document 3 Carte mondiale des âges des fonds océaniques

8 Document 3 : interprétations Interprétation scientifique (niveau Master) 1) Obtention de ce type de données : - Principe de la magnétostratigraphie - Anomalies magnétiques océaniques : expérience de Vine et Mattiews. 2) Interprétation de la carte - Dorsales : âge jeune = formation de la croûte océaniques par accrétion - Quand on s éloigne : âges de + en + vieux. - Âge maximum : -180 Ma. - Distinction ride lente (âges resserrés) et rides rapides (âges éloignés). 4) Explications - Calcul de la densité moyenne de la LO en fonction de son âge et de son épaisseur - Vers 180 Ma : devient plus dense que le manteau asthénosphérique : plonge - Eclogitisation vers 100km : densité >3.5 : entraîne le slab en profondeur Conclusion : moteur de la subduction, voire de la tectonique des plaques = plongée des slab lithosphériques. Didactisation du document et utilisation en classe de TS Programme de TS : «L évolution de la lithosphère océanique qui s éloigne de la dorsale s accompagne d une augmentation de sa densité, jusqu à dépasser la densité de l asthénosphère : cette différence de densité est l un des principaux moteurs de la subduction. À partir des densités moyennes de la croûte océanique et du manteau lithosphérique, calcul de la densité moyenne de la lithosphère océanique en fonction de son épaisseur et de son âge. Comparaison avec la densité de l asthénosphère.» Typiquement dans le programme. Document d appel pour une séance consacrée au moteur de la subduction. Rappel du programme de 1 ère sur l accrétion océanique et le vieillissement de la lithosphère océanique.

- Distinction ride lente (âges resserrés) et rides rapides (âges éloignés).

9 Document 4 support concret. - Lame mince d une roche calco- alcaline - Echantillon macroscopique d une roche calco - alcaline

10 Document 4 : interprétations Interprétation scientifique (niveau Master) Lame mince & échantillon macroscopique - petits feldspaths blancs - pâte gris clair - Minéraux bruns en LPNA, et coloré en LPA, clivage à 120 = amphiboles (hornblende brune). c est une andésite (roche volcanique). Conclusion : Andésite = roche calco- alcaline (souvent), contient des minéraux hydratés (amphiboles). S explique par le mode de formation des laves calco- alcalines dans les zones de subduction : déshydratation du slab plongeant, fusion par hydratation du coin de manteau, formation de magmas riches en eau. Didactisation du document et utilisation en classe de TS Programme de TS : «Etude (texture, composition) de roches magmatiques : volcaniques (andésite, rhyolite) et plutoniques (granitoïde).( ) Le magma provient de la fusion partielle des péridotites au-dessus du plan de Bénioff, cette fusion est due à l hydratation du manteau.» Ajouter une analyse chimique des différents types de basaltes : CA, alk et thol : les basaltes CA sont hydratés, et riches en éléments incompatibles (K ). Diagramme pressiontempérature pour expliquer les autres formes de métamorphisme dans les zones de subduction.

S explique par le mode de formation des laves calco- alcalines dans les zones de subduction : déshydratation du slab plongeant, fusion par hydratation du coin de manteau, formation de magmas riches

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