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Transcript

Zones de SUBDUCTION

Moi je connais bien la Cordillère des Andes, c'est l'endroit où j'ai grandi, je te guiderai à la découverte de cette gigantesque chaîne de volcans.

Un grand merci à Mickaël Muller Illustrations : "Les mystérieuses citées d'or" (1982)

Je sais qu'une zone de subduction est géologiquement très active mais il faudrait aller y voir de plus près pour comprendre son fonctionnement.

Moi je connais tous les secrets des zones de subduction, je me suis beaucoup documenté et je te partagerai mes connaissances. Pour avancer dans les pages clique sur le grand condor, pour reculer clique sur Pitchu mon fidèle perroquet.

Les marqueurs de zone de subduction

Marqueurs TOPOGRAPHIQUES

Marqueurs TECTONIQUES

Marqueurs THERMIQUES

Marqueurs MAGMATIQUES

Marqueurs TOPOGRAPHIQUES : dans une subduction on observe une fosse océanique là où une lithosphère océanique plonge sous une lithosphère continentale, la topographie révèle de forts reliefs positifs, dans notre exemple c'est la chaîne montagneuse de la Cordillère des Andes dont l'altitude moyenne est de +4000 m ! Marqueurs TECTONIQUES : de très nombreux séismes font trembler la région, la répartition des foyers sismiques est caractéristique, ils sont alignés sur un plan incliné "plan de BENIOFF", leurs profondeurs augmentent à mesure que la plaque de Nazca plonge sous la plaque Sud-Américaine.A la jonction entre les 2 plaques les sédiments sont plissés, formant un "prisme d'accrétion" parcuru de failles inverses. Marqueurs THERMIQUES : l'enfousissement de matériaux froids est visible par un flux thermique faible mais sous les volcans on observe un flux thermique fort qui révèle la présence d'une chambre magmatique. Marqueurs MAGMATIQUES : les volcans sont explosifs et meurtriers, ils produisent une lave visqueuse qui bloquent l'ascension des gaz et provoque des nuées ardentes. (effet bouchon) On observe des roches magmatiques volcaniques et plutoniques.

Ecoute d'abord les explications de Tao, puis tente de faire l'activité Learning-apps associée à cette page.

Dans une zone de subuction le volcanisme est situé à plusieurs centaines de Km de la fosse océanique. Les volcans sont explosifs, surnommés "les volcans gris" en raison de la quantité de cendres volcaniques qu'ils propulsent dans l'atmosphère. Ces cendres retombent sous forme de "coulées pyroclastiques" ou "nuées ardentes" (= mélange de gaz brûlants et de cendres qui dévale les flancs du volcans à grande vitesse)Ce sont les volcans les plus meurtriers.Les éruptions produisent des roches magmatiques volcaniques telles que l'Andésite ou la Rhyolite, de texture microlitique.Dans les régions ayant subi soulèvement puis érosion, on peut observer à l'affleurement des plutons de granitoïdes : Granites et Granodiorites. Ces roches magmatiques plutoniques se sont formées en profondeur. Les compositions des roches plutoniques sont très voisines des roches volcaniques, les associations (Granodiorite /Andésite) et (Granite / Rhyolite) montrent que ces roches proviennent donc d'un même magma.

On a donc 2 sortes de roches magmatiques différentes provenant d'un même magma à l'origine ... Hum, il faudrait savoir comment se forme ce magma !?

Dans une zone de subuction le volcanisme est situé à plusieurs centaines de Km de la fosse océanique. Les volcans sont explosifs, surnommés "les volcans gris" en raison de la quantité de cendres volcaniques qu'ils propulsent dans l'atmosphère. Ces cendres retombent sous forme de "coulées pyroclastiques" ou "nuées ardentes" (= mélange de gaz brûlants et de cendres qui dévale les flancs du volcans à grande vitesse)Ce sont les volcans les plus meurtriers.Les éruptions produisent des roches magmatiques volcaniques telles que l'Andésite ou la Rhyolite, de texture microlitique.Dans les régions ayant subi soulèvement puis érosion, on peut observer à l'affleurement des plutons de granitoïdes : Granites et Granodiorites. Ces roches magmatiques plutoniques se sont formées en profondeur. Les compositions des roches plutoniques sont très voisines des roches volcaniques, les associations (Granodiorite /Andésite) et (Granite / Rhyolite) montrent que ces roches proviennent donc d'un même magma.

On a donc 2 sortes de roches magmatiques différentes provenant d'un même magma à l'origine ... Hum, il faudrait savoir comment se forme ce magma !?

Problème 1 : Comment se forme le magma dans les zones de subduction ?

HYPOTHESE 1 :Le magma proviendrait de la fusion de la plaque chevauchante

HYPOTHESE 2 :Le magma proviendrait de la fusion de la plaque plongeante

S'il y a du "magma" alors il y a fusion de roches, mais ce magma provient de la fusion de quelle plaque ?

Les 2 plaques qui convergent sont la plaque de Nazca et la plaque Sud-Américaine. La zone de subduction fait partie de la fameuse "ceinture de feu du Pacifique". La répartition particulière des foyers sismiques sur le plan de Bénioff permet de montrer que la plaque plongeante reste rigide, même en profondeur. En effet on observe des foyers sismiques très profonds (entre 600 et 700km de profondeur). Ce n'est donc pas la péridotite de la plaque plongeante qui est à l'origine du magma. Ainsi on peut réfuter une des 2 hypothèses...

Tu peux faire bouger les documents afin de mieux les observer !Après avoir consulter les explications de Tao essaye de faire l'activité Learning-apps associée à cette page.

Problème 1 : Comment se forme le magma dans les zones de subduction ?

HYPOTHESE 1 :Le magma proviendrait de la fusion de la plaque chevauchante

HYPOTHESE 2 :Le magma proviendrait de la fusion de la plaque plongeante

Hypothèse réfutée

Hypothèse validée

Déplace les étiquettes jaunes pour révèler quelle hypothèse est validée ou réfutée.

Problème 2 : quels sont les mécanismes de fusion partielle en zone de subduction ?

Un nouveau problème à résoudre ... Je me demande comment ça fonctionne ?

Dis Sancho tu tu tu crois que ça fonctionne coco-comment ?

Je n'en sais rien Pedro, moi les volcans ça me fait peur...

La fusion partielle de la péridotite, une histoire d'eau !

Le magma provient donc de la FUSION PARTIELLE de la péridotite du manteau lithosphérique située au-dessus du plan de Bénioff, cette fusion est due à l'hydratation du "coin de manteau" sous la plaque chevauchante.

Dans une zone de subduction la Péridotite fond parce qu'elle est hydratée. Ainsi la forme du solidus évolue (voir le diagramme de phase de la péridotite). Le solidus hydraté est décalé par rapport au solidus anhydre (= sec). Au cours de la subduction les conditions de Pression et de Température changent, le géotherme de la péridotite va ainsi recouper son solidus hydraté à des profondeurs comprises entre 80 et 190 km

La fusion partielle de la péridotite, une histoire d'eau !

Si tu n'arrives pas à compléter le texte à trous retourne voir les explications de Tao à la page précédente.

Problème 3 : d'où vient l'eau qui assure la fusion partielle en zone de subduction ?

De l'eau ? Mais d'où sort elle ?

L'origine de l'eau lors de la subduction

En s'éloignant de l'axe de la dorsale, pendant des millions d'années, les roches de la croûte océanique (Basalte & Gabbros) s'hydratent, on parle de "métamorphisme hydrothermal". Une circulation d'eau s'installe à l'intérieur des roches de la croûte, modifiant progressivement la composition minéralogique. Ainsi des minéraux hydroxylés (contenant des groupements OH-) comme les Amphiboles et la Chlorite composent les roches. C'est l'origine de l'eau nécessaire à la fusion partielle des péridotites sus jacentes.

Avec la subduction la pression augmente ce qui entraine un métamorphisme, c'est à dire des transformations minéralogiques à Hautes Pressions et basses températures (HP/BT). Sur les échantillons de lames minces on observe des minéraux orientés avec un litage clair/sombre Les minéraux originels deviennent instables et se transforment en minéraux anhydres tandis que la roche se déshydrate progressivement. Cela se traduit par des "faciès minéralogiques"= des associations de minéraux stables sous certaines conditions de pression.

Au fur et à mesure, à cause des nouvelles conditions de pression et de température, la plaque plongeante se déshydrate, elle apporte de l'eau au contact des péridotites du manteau de la plaque chevauchante. Cet apport d'eau abaisse le point de fusion des péridotites ! Cela génère un magma riche en silice, or plus un magma est riche en silice et moins il est dense !! Ainsi le magma étant peu dense remonte progressivement vers la surface.

L'origine de l'eau lors de la subduction

Si tu as du mal à répondre à ce QCM n'hésite pas à retourner à la page précédente.

Le devenir du magma en zone de subduction

Lors de la remontée du magma les conditions de Pression et de Température diminuent, un magma qui refroidit va cristalliser plus ou moins rapidement. Rappelons que le magma s'enrichit en silice et devient de plus en plus visqueux. Il y a alors 2 possibilités : - Cristallisation lente en profondeur, ce qui donnera des roches PLUTONIQUES GRANITES et GRANODIORITES à texture GRENUE. - Cristallisation rapide en surface, ce qui donnera des roches VOLCANIQUES ANDESITE et RHYOLITE à texture MICROLITIQUE.

J'ai compris ! Plus la plaque plonge et plus les roches de la lithosphère sont soumises à des pressions et des températures différentes de celles de leur formation. Ainsi les roches se transforment et se déshydratent. Des minéraux caractéristiques apparaissent, ce sont des marqueurs minéralogiques de zone de subduction !!

Notez bien que lors de la fusion partielle des Péridotites les premiers minéraux qui fondent sont les pyroxènes et les plagioclases (les olivines ne fondent pas !). cela explique pourquoi le magma produit est riche en silice.

Le devenir du magma en zone de subduction

Comprendre un phénomène nécessite de maîtriser le vocabulaire, n'hésite pas à retourner à la page précédente si besoin.

Le MOTEUR de la subduction

Le moteur de la subduction est donc l'augmentation de la densité de la lithosphère océanique plongeante. La mobilité horizontale des plaques lithosphériques résulte de phénomènes de convection mantellique. Les mouvements descendants participent à la mise en place de mouvements ascendants.

La précision de Viracocha (dieu inca) " Sache qu'il existe 2 types de zones de subduction (type "Chili" et type " Mariannes" d'après le nom des fosses océaniques). On les distingue selon la nature de la plaque chevauchante (continentale ou océanique) mais que l'on retrouve le même mode de fonctionnement pour chacun, la plaque plongeante étant toujours océanique. "

Le MOTEUR de la subduction

Félicitations, te voilà à la fin de ta quête pour comprendre les mystérieuses zones de subduction. Tu as mérité ce beau schéma bilan :