Convergence lithosphérique Subductions TS

Plan

Sources

Rappel structure de la Terre

Grandes plaques lithosphériques

Limites de plaques

Subduction (coupe)

Trajet pression Température

Schéma synthèse subduction

Flux thermique

Fréquence altitudes

TP minéralogie subductions

Tableau roches correction

Evolution d’un gabbro

Deux types de subduction

Solidus des péridotites

PlanChapitre 8 : La convergence lithosphérique

subductions et chaînes de collision

I. Pourquoi des zones de convergences ?A) Rappels sur la structure de la Terre

1) La structure du globe terrestre.2) Les plaques divisant la lithosphère terrestre.

B) L’autre face des zones d’expansion océanique.C) Différents types de lithosphères impliqués dans la convergence.

II. Les zones de convergence impliquant une lithosphère océanique: les subductionsA) Répartition des foyers de séismes.B) Phénomènes mécaniques affectant les plaques plongeantes.

1) Mécanisme au foyer :2) Les moteurs de la subduction

C) Topographie et structures tectoniques associées aux zones de subduction1) Profil topographique.2) Une convergence associée à des structures en compression ou en distension3) Prisme d’accrétion

D) Flux thermique associé aux subductions.E) Magmatisme associé aux subduction

1) Position des arcs insulaires et des volcans de type andin.2) Nature du volcanisme associé aux subductions: la ceinture des andésites3) Transformations minéralogiques au sein de la lithosphère océanique.

a) Rappels sur les transformations minéralogiques avant la subduction.b) Transformations dans la plaque plongeante (= sous charriée).

4) Mécanisme du magmatisme associé aux subductions : la conséquence de la libération d’eau.F)Problème de l’équilibre entre la production de lithosphère et sa destruction.

III. Convergence entre deux lithosphères continentales : les chaînes de collisionA) Les caractères actuels des Alpes franco italiennes : des caractères de chaîne de collision

1) Les marqueurs de collision continentalea) Marqueurs topographiquesb) Marqueur structural : l’épaississement crustal.c) Marqueurs tectoniques

2) Les Alpes résultat d’une collision entre deux continentsB) Les restes d’un ancien océan au cœur des alpes franco italiennes actuelles

1) Vestiges d’une marge passive2) Vestiges d’un plancher océanique :Les ophiolites.3) Vestiges d’une subduction4) Conclusion : existence d’un océan alpin

C) Un scénario pour la formation des Alpes

Rappels sur la structure de la Terre

Tableau: la structure de la Terrre

10 à 30100

300

700

2900

5000

6400

Divisions(bases sismiques)

Discontinuitéssismiques

Divisions(bases mécaniques)

Profondeurkm

Croûte

Manteau

Noyau

Mohorovicic

Supérieur

Inférieur

Externe (liquide)

Graine (solide)

LVZ

Lithosphère

Asthénosphère

Limites de plaques (séismes de magnitude > 3)

Africaine

Indo-australienne

Pacifique (W)

Nazca

Cocos

Amérique atlantique

W

Eurasienne

Antarctique

Caraïbes

Philippines

Les principales plaques lithosphériques

Nom de la plaque Type de lithosphèrePlaque pacifique océanique

Nazca océaniqueAntarctique Mixte continent océan

Nord Américaine Mixte continent océanCaraïbe Mixte continent océan

Sud américaine Mixte continent océanEurasienne Mixte continent océanAfricaine Mixte continent océan

Indo australienne Mixte continent océanPhilippines océanique

Répartition des hypocentres dans une subduction

200km

Echelle des reliefs x5

Deux types de subduction

Type Mariannes Type Chili

Fréquence des différentes altitudes

Subductions flux thermique

Flux géothermiqueAnomalie positive

Anomalie négative

Plaque plongeante « froide »Il doit exister une source de chaleur

responsable du volcanisme de l’arc

insulaire

Trajet P-T

Température °C0 500 1000

50 km

Trajet d’un gabbrodans le diagramme P-T

depuis la dorsalejusque dans la plaque

subduite

Géotherme 5°/km (plaque

plongeante)

PlagioclasePyroxène

eau

PlagioclaseAmphibole

eau

Pg AmphiboleChlorite

(Schiste vert)

Pg+glaucophane(schiste bleu)

GrenatJadéite

(éclogite)

Evolution d’un gabbro

Température °C0 500 1000

50 km

Trajet d’un gabbrodans le diagramme P-T

depuis la dorsalejusque dans la plaque

subduite

Géotherme 5°/km (plaque

plongeante)

PlagioclasePyroxène

eau

PlagioclaseAmphibole

eau

Pg AmphiboleChlorite

(Schiste vert)

Pg+glaucophane(schiste bleu)

GrenatJadéite

(éclogite)

G1G2

G4

G4

Solide+liquid

e

Solide+liquid

e

Solidus des péridotites

0 1000 2000°C

200km

100

0Géotherme

Solidus sec des péridotitesSolidus hydraté des péridotites

Solide

Conditions dans le manteau au dessus de la plaque plongeante

Synthèse subduction

Andésites

Granitoïdes

TP évolutions des roches impliquées dans les subductions

5

3

4

6

7

8

1

2

Basalte et andésite ont une structure microlithique:donc sont des roches éruptives de surfaceConnaissances de première --> les basaltes sont émis au niveau des dorsales médio-océaniques

1 Basalte

3 Andésite

Le gabbro a la même composition que le basalte, sa structure grenue en fait l’équivalent en profondeur, correspondant au réservoir magmatique qui a donné le basalte.

2 Gabbro

Les péridotites sont grenues (visible en lame mince et à l’œil nu dans les enclaves des échantillons de basaltes). D’après les connaissances de 1ère S, le manteau est formé de péridotites

4 Granite5 Péridotites

5

Le métagabbro G4 possède du glaucophane et un plagioclase, le diagramme pression température permet de situer sa formation dans le domaine B (20 30 km, température vers 200 400 °C : c’est le faciès schistes bleus).

6 Métagabbro à chlorite (schiste vert)

7Schiste bleu (métagabbro à glaucophane)8 Eclogite (métagabbro à grenat)

Métagabbro G5 montrant une association à grenat, pyroxène de type jadéite et glaucophane s’est formée dans le domaine D, donc plus profond (40-60 km) mais à une température du même ordre (200 400°C). C’est le faciès éclogite.

Andésite et granitoïdes (granite, diorite quartique). ont une densité relativement faible (2,6) contrairement aux basaltes, gabbros et péridotites (d>=3). On va les retrouver dans la lithosphère continentale plus légère qui surmonte la plaque subduite. L’andésite étant une lave (structure microlithique) se place sur le volcan . Les granitoïdes (structure grenue) sont les roches éruptives de profondeur correspondantes.

Le métagabbro à chlorite est un gabbro bien reconnaissable, métamorphisé à une pression faible et température modérée

TP minéralogie subduction: correction du tableauEchantillon nom et

numéro repère sur leschéma

Structure(microlitique, grenue)

Origine (effusive,de profondeur,métamorphique)

minéralogie

Basalte (1) Microlithique(microlithes souventpetits)

Effusive Pyroxènes, plagioclases, verre

Gabbro (2) Grenue De profondeur Pyroxènes, plagioclases

Andésites (3) Microlithique (maisphénocristauxabondants avec peude verre)

Effusive,volcanismeexplosif

Pyroxènes, amphibole, plagioclases, souventmagnétite, verre peu abondant.

Diorite Quartzique(4)

Grenue De profondeur Quartz, plagioclase seulement

Granite Grenue De profondeur Quartz, feldspath alcalin, mica

Péridotite (5) Grenue De profondeur Olivine, pyroxènes (minéraux anhydre)

Méta gabbro (G2G3) à amphibole etchlorite « schistevert »(6)

Grenue Métamorphique Auréole réactionnelle d’amphibole (minéralhydraté) autour des phénocristaux depyroxène, chlorite

Méta-gabbro (G4)stade « schiste bleu »(7)

Grenue MétamorphiqueHP-BT

Glaucophane, pyroxène

Méta-gabbro (G5)stade éclogite (8)

Grenue MétamorphiqueHP-BT

Grenat pyroxène (donc minéraux anhydres)

Sources

Planisphère, coupes subduction Logiciel Tectoglob

Document anomalies thermiques Lliboutry p 86

Synthèse subduction (documents accompagnement programmes de TS p25 (Kornprobst 2000)

Pour les échantillons G4 G5 de métagabbro, voir Hatier TS p 305