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« Chapitre 4 : La dynamique des zones de convergence I. La subduction océanique A.

Une répartition caractéristique des foyers sismiques et une signature thermique Plan de Wadati-Benioff Document 1 : Répartition des foyers sismiques sur une coupe verticale de la bordure occidentale de l’Amérique du Sud (logiciel tectoglob 3D) D’après Bordas, 1ère spécialité, 2019 Au niveau des zones de subduction, une lithosphère océanique plonge sous une autre lithosphère et s’enfonce dans l’asthénosphère.

Cette zone de subduction est caractérisée par une fosse océanique et une répartition des foyers parfois jusqu’à 700km de profondeur, le long du plan de Wadati-Benioff. Document 2 : Evolution du flux thermique et de la température en profondeur dans la zone de subduction sud-américaine.

D’après Belin, 1ère spécialité, 2019 Cette région présente un très faible flux thermique au niveau de la fosse, en raison du plongement d’une lithosphère froide, et un fort flux géothermique au niveau de l’arc volcanique. BILAN : Une zone de subduction est une frontière de plaques convergentes, au niveau de laquelle une plaque lithosphérique océanique plonge obliquement dans l’asthénosphère sous une autre plaque océanique ou continentale.

La première est qualifiée de plaque subduite, la seconde de plaque chevauchante. Le relief de ces zones est asymétrique : en partant de la plaque subduite on trouve une fosse océanique profonde de plusieurs kilomètres, puis sur la plaque chevauchante, des reliefs positifs formant un alignement d’îles volcaniques ou une cordillère parallèle à la ligne de côte, également parsemée de volcans. Les nombreux séismes qui se produisent dans ces zones sont remarquables par la répartition de leur foyer : ils dessinent un plan incliné qui s’enfonce jusqu’à 700 Km de profondeur.

C’est le plan de Wadati-Beniof. Par ailleurs la tomographie sismique d’une zone de subduction montre le plongement d’un matériau froid et cassant (la lithosphère plongeante) dans un matériau chaud et ductile (l’asthénosphère). Thème I – La dynamique interne de la Terre 1 B.

L’évolution de la lithosphère océanique en subduction 1.

La transformation minéralogique des roches de la croute océanique Minéraux partiellement ou complètement hydraté G0 = Gabbro de dorsale Minéraux déshydraté G 1 = Méta gabbro à amphiboles = « amphibolite » G2 = Méta gabbro du domaine « schistes verts » G3 = Méta gabbro du domaine « schistes bleus » G4 = Eclogites Composition minéralogique Pyroxène Feldspaths plagioclase Pyroxène résiduel Feldspaths plagioclase Hornblende Pyroxène résiduel Feldspaths plagioclase Chlorite/Actinote Pyroxène relique Feldspaths plagioclase Glaucophane Jadéite Grenat Densité 3.04 3.018 2.92 3.4 3.5 Formation Au niveau de l’axe de la dorsale Au cours de l’expansion océanique, lors du refroidissement et hydratation Au cours de l’expansion océanique, lors du refroidissement et hydratation Au cours de la subduction, vers 20 à 30 km de profondeur Au cours de la subduction, vers 40 à 50 km de profondeur Document 3 : Evolution des minéraux constituant les roches de la croute océanique et faciès du métamorphisme Les différents faciès du métamorphisme Lorsque la lithosphère océanique plonge, les variations de pression et de température entrainent le métamorphisme des roches qui la constituent. Les gabbros de la croute océanique ont une minéralogie qui évoluent au cours du plongement : les schistes vers deviennent des schistes bleus puis éclogite vers 50 km de profondeur.

Ce métamorphisme s’accompagne d’une déshydratation progressive des gabbros.

La déshydratation entraine l’augmentation de la densité des roches. G 2 Trajet 1 : Métamorphisme hydrothermal (accrétion océanique et éloignement de l’axe de la dorsale) G 3 G 4 Trajet 2 : métamorphisme de subduction Document 4 : Evolution du métamorphisme au cours de l’ouverture de l’océan puis de la subduction Thème I – La dynamique interne de la Terre 2 2.

Le principal moteur de la subduction Document 5 : L’équilibre entre la lithosphère océanique et l’asthénosphère • • Après sa mise en place, la densité de la lithosphère océanique augmente, cette augmentation est liée à l’accroissement de la densité des roches qui la composent et à un épaississement, par ajout, de manteau lithosphérique plus dense que la croute, lié à l’abaissement de l’isotherme 1300°C. • Lorsque la densité de la lithosphère océanique devient supérieure à la densité de l’asthénosphère, elle plonge dans l’asthénosphère.

C’est pourquoi la lithosphère océanique n’est jamais plus âgée que 200 millions d’années. La différence de densité entre la lithosphère et l’asthénosphère est la principale cause de la subduction. C.

Le magmatisme des zones de subduction 1.

Le volcanisme explosif des zones de subduction En quoi le magmatisme des zones de subduction est-il particulier ? Document 6 : L’activité volcanique des zones de subduction ➢ Lave très visqueuse, riche en gaz ➢ Formation d’un bouchon dans la cheminée volcanique.

Accumulation des gaz dans la cheminée ➢ Pression des gaz trop importante, pulvérisation du bouchon : formation des nuées ardentes : gaz, cendres et blocs de toutes tailles portées à haute température et dévalant les pentes à grande vitesse. *NUEES ARDENTES : Une nuée ardente (ou coulée pyroclastique) est une avalanche de pierres ponces, de gaz, de cendres et de blocs volcaniques.

Brulante, chauffée à plus de 500° C, elle dévale les pentes du volcan à plusieurs centaines de km/h. Thème I – La dynamique interne de la Terre 3 Document 7 : Teneur en silice et viscosité de 3 magmas D’après Bordas, 1ère spécialité, 2019 • • Les zones de subduction présentent un volcanisme très important de type explosif avec la production de nuées ardentes : ce sont des marges actives Le magma des zones de subduction est riche en silice donc visqueux et il contient des gaz : activité explosive ≠ magma de dorsale.

Une viscosité élevée s’oppose à l’écoulement des laves. BILAN : L’activité volcanique des zones de subduction est intense : c’est le cas de la « ceinture de feu » du Pacifique ou encore des Petites Antilles.

Les nombreux édifices volcaniques présents sur les îles ou dans la cordillère présentent des éruptions de type explosif particulièrement dangereuses car elles s’accompagnent fréquemment de nuées ardentes*. Ceci s’explique par la richesse des magmas en silice ce qui le rend très visqueux, ralentit sa remontée vers la surface et empêche son dégazage progressif. 2.

Les roches magmatiques des zones de subduction Document 8 : La mise en place des roches dans les zones de subduction - Une fraction du magma remonte vers la surface et cristallise pour former des roches à texture microlitique (Andésite, Rhyolite...) : roches volcaniques - La plus grande partie du magma formé (85%) cristallise lentement en profondeur en formant des plutons de granitoïdes (Granodiorite, diorite, granite…) à texture grenue : roches plutoniques (Andésite et diorite ont des compositions minéralogiques et chimiques similaires : elles peuvent être considérées comme les produits du refroidissement et de la cristallisation d’un même type de magma mais à des vitesses différentes.

De même pour granite et rhyolite) Thème I – La dynamique interne de la Terre 4 Lorsque le magma atteint la surface il forme des roches volcaniques comme l’andésite ou la rhyolite.

Mais la plus grande partie du magma refroidit et cristallise en profondeur dans la croûte formant des roches plutonique (granite, diorite…). Malgré la diversité de ces roches, leur composition chimique apparentée montre qu’elles se forment à partir d’un même magma riche en eau. Echantillon 1 : ANDESITE Echantillon 2 : RHYOLITE Echantillon 3 : DIORITE Description macroscopiqu e Roche grise, bulleuse, relativement légère Roche rouge, en partie cristallisée (quelques minéraux sont visibles) Roche entièrement cristallisée (cristaux sombres et cristaux clairs) Structure Microlithique Microlithique grenue -Phénocristaux d’amphiboles et de plagioclases -Pate (du verre et bcp microlithes : Amphiboles/plagioclases ) -Phénocristaux de Q / F / amphiboles / biotite -Pate (essentiellement du verre et des microlithes Q et F) Oui Roche de type VOLCANIQUE oui Roche de type VOLCANIQUE.... »