THEME 1 LA TERRE DANS L'UNIVERS, LA VIE, L'EVOLUTION DU VIVANT. Partie B : Le domaine continental et sa dynamique
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- Étienne Lepage
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1 THEME 1 LA TERRE DANS L'UNIVERS, LA VIE, L'EVOLUTION DU VIVANT Partie B : Le domaine continental et sa dynamique Chap 3. Le magmatisme en zone de subduction : une production de nouveaux matériaux continentaux Les zones de subduction sont des zones actives du globe (marges actives) qui sont le lieu d'une forte activité sismique et volcanique. L'activité sismique résulte de l'enfoncement d'une lithosphère froide et cassante dans l'asthénosphère selon le plan de Wadati- Béniof dont le pendage varie en fonction de la zone étudiée. Le volcanisme traduit la création de magma en profondeur. Comment caractériser le magmatisme dans ces zones? Comment une subduction peutelle conduire à la formation de magma? Comment ce phénomène peut-il contribuer à une accrétion continentale?
2 I. Caractérisation du magmatisme des zones de subduction 1) les roches observées p Au niveau de l'arc volcanique on peut récolter plusieurs types de roches. Ce sont des roches claires, avec quelques cristaux visibles à l'œil nu (tout petits) L'andésite : phénocristaux microlites verre Plagioclases,amphibole, pyroxènes,biotite Amphibole et plagioclases Partie non cristallisée La rhyolite : phénocristaux microlites verre Quartz,feldspath s potassiques et plagioclases, amphibole,,biotite Quartz et feldspaths Partie non cristallisée
3 Rhyolite et Andésite structure microlitique : phénocristaux, microlites, verre refroidissement par étapes du magma sortie à la surface du globe de la lave : roches magmatiques volcaniques Parfois on retrouve ramené à la surface par charriage ou érosion des roches qui se sont formées sous l'arc volcanique : diorite et granodiorite. Dans ces roches,les cristaux sont visibles à l'oeil nu. Plagioclases,amphiboles,biotite (mica noir) et muscovite (mica blanc), proxènes.
4 Diorite, granodiorite et granitoïdes cristaux jointifs, pas de verre : structure grenue toute la matière a eu le temps de cristalliser lors d'un refroidissement lent en profondeur cela traduit la formation de plutons : le magma n'a pas gagné la surface et a cristallisé en profondeur roches magmatiques plutoniques Les roches magmatiques des zones de subduction bien que n'ayant pas la même structure ont une composition chimique proche ce qui indique qu'elles se forment à partir de la cristallisation d'un même type de magma.
5 2) un volcanisme explosif Le volcanisme des zones de subduction est de type explosif caractérisé par de violentes éruptions provoquant des dégâts considérables; La forte viscosité de la lave fait qu'elle s'accumule en haut de la cheminée formant un bouchon (dôme, aiguille de lave) empêchant le dégazage du magma. Les gaz piégés s'accumulent et se détendent violemment provoquant l'explosion de la partie haute du volcan. Cette gigantesque explosion donne naissance à une nuée ardente : ensemble de gaz, de cendres et de blocs rocheux très chauds(300 C) dévalant à très forte vitesse les pentes du volcan (300km/h) qui détruit tout sur son passage. Les volcans explosifs sont appelés aussi «volcans gris» du fait de la clarté des produits émis. Ex :Mt St Helens, Soufrière Hills (Montserrat), Mont Unzen,Merapi...
6 Pourquoi le magma à l'origine de la lave émise est si visqueux? Les magmas produits dans les zones de subduction sont riches en silice (SiO2). Or plus un magma est riche en silice,plus il est visqueux. 100 % en Volume Rhyolite Dacite Andésite Basalte Granite Granodiorite Diorite Gabbro Péridotite Feldspath K Quartz Plagioclases Roches volcaniques Composition minéralogique Roches plutoniques Pyroxènes Biotite Olivine 0 Amphiboles % SiO Roche R. acide Roche intermédiaire Roche basique ultrabasique
7 Les caractéristiques des roches volcaniques des zones de subduction suggèrent que les magmas dont elles sont issues ont pour origine le manteau situé au-dessus de la lithosphère subduite. Pourquoi y-a-t-il fusion partielle des péridotites dans ces zones? II. La genèse des magmas en zone de subduction p ) conditions de fusion des péridotites du manteau Les résultats expérimentaux prouvent que les péridotites ne peuvent entrer en fusion partielle dans les conditions de pression et température régnant au-dessus de la lithosphère subduite ( le géotherme des zds ne recoupe pas le solidus sec des péridotites). En revanche, le géotherme des zds recoupe le solidus humide des péridotites ce qui signifie qu'une hydratation (apport d'eau) peut abaisser la température de fusion et provoquer une fusion partielle des péridotites dans les conditions régnant dans les zds.
8 2) origine de l'eau nécessaire à la fusion des péridotites Les roches de la croûte océanique entrant en subduction sont hydratées du fait des transformations hydrothermales qui les ont affectées : métagabbro à hornblende, à chlorite et actinote. Faciès schistes verts. Au cours de leur enfouissement ces roches subissent des conditions de pression et température différentes (BTHP) : elles se transforment en schistes bleus (métagabbros à glaucophane) puis en éclogite (présence de jadéite et de grenats). Ces réactions s'accompagne d'une libération d'eau qui peut alors s'infiltrer dans le manteau de la plaque chevauchante. L'hydratation du manteau diminue sa température de fusion et provoque une fusion partielle qui donne naissance à des magmas de façon très localisée.
9 III. Subduction et accrétion continentale p Les roches magmatiques produites du fait d'un enrichissement en silice (du à un refroidissement lent ou au contact de l'encaissant) sont essentiellement de composition granitique ou dioritique (granitoïdes). L'apport de ces matériaux nouveaux à la croûte continentale en provenance d'une autre enveloppe (manteau) de la Terre est nommée accrétion continentale.
10 BILAN Dans les zones de subduction, des volcans émettent des laves souvent visqueuses associées à des gaz et leurs éruptions sont fréquemment explosives. La déshydratation des matériaux de la croûte océanique subduite libère de l'eau qu'elle a emmagasinée au cours de son histoire, ce qui provoque la fusion partielle des péridotites du manteau sus-jascent. Si une fraction des magmas arrive en surface (volcanisme), la plus grande partie cristallise en profondeur et donne des roches à structure grenue de type granitoïde. Un magma d'origine mantellique aboutit ainsi à la création de nouveau matériau continental. Ex 2, 5 et 6 p204, Ex 7 p205, Ex 9 p206
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