V- La dynamique des zones de convergence

« V- La dynamique des zones de convergence A) Les zones de subduction. La lithosphère océanique converge vers une autre lithosphère océanique ou continentale puis plonge en profondeur (disparaît) dans le manteau (asthénosphère) : c’est une subduction.

(Remarque : plaque plongeante ou subduite, plaque chevauchante). TP 8 : La mise en évidence de la subduction 1) La réalité de la subduction mise en évidence par les données sismiques. L’étude de la répartition des foyers sismiques au niveau d’une zone de subduction a permis de mettre en évidence la plongée d’une lithosphère océanique au sein de l’asthénosphère.En effet les séismes ne peuvent avoir lieu que dans des roches rigides et cassantes :les roches de la LITHOSPHÈRE, l’asthénosphère étant trop ductile et déformable pour casser. Ainsi la présence de séismes de la surface jusqu’à des profondeurs de plus de 600 Km au sein de l’asthénosphère confirme l’idée de la présence de roches lithosphérique au sein de l’asthénosphère. L’ensemble de ces foyers sismiques permettent de tracer un plan appelé le plan de Wadatti-Bénioff et qui représente le toit de la plaque lithosphérique plongeante. Schéma d’interprétation des données recueillies avec Tectoglob Les données de tomographie sismique confirme cette idée. La vitesse des ondes sismiques à l’intérieur du globe apporte des infos sur la structure interne du globe.

Toutes variations de vitesse indiquent une variation de la nature des matériaux.

Si on observe une anomalie de vitesse + cela veut dire que les ondes accélèrent et traversent des matériaux plus rigide et froid ; une anomalie – traduit des matériaux plus chauds et ductiles. On peut donc reconstituer une image 3D de la structure interne du globe. En vert les T°C « NORMALES » Plaque lithosphérique rigide et froide Zone de refroidissement de l’asthénosphère Cela permet de mettre notamment en évidence la plongée de la lithosphère rigide et froide dans le manteau chaud et ductile.

Il existe bien un mouvement vertical de la lithosphère ! 2) La réalité de la subduction mise en évidence par les données thermiques. Isothermes repoussés vers la surface= réchauffement Isothermes repoussés vers la profondeur= refroidissement ANOMALIE +de T°C ANOMALIE de T°C Les mesures de T°C en fonction de la profondeur montrent clairement un refroidissement important dans le plan de subduction.

Ceci démontre que des matériaux froids refroidissent l’asthénosphère dans cette zone ! C’est la lithosphère qui plonge ! On remarquera l’anomalie de T°C + provoquée par le fort magmatisme au niveau de la plaque chevauchante ! 3) Le moteur de la subduction. Le principal moteur de la subduction est l’augmentation de la densité de la lithosphère océanique lors de son vieillissement sous l’effet : -des transformations métamorphiques des roches sous l’effet de l’hydratation . -épaississement de la lithosphère. Au bout de 50 Ma la densité de la lithosphère devient supérieur à celle de l’asthénosphère.

Un enfoncement dans l’asthénosphère pourrait théoriquement avoir lieu mais l’effet mécanique de résistance de cette dernière retarde le début de la subduction. Tout débute par une rupture de la lithosphère océanique qui va alors s’enfoncer comme un poinçon dans l’asthénosphère.

Cela créé une flexure à l’origine de la fosse océanique. Plus la lithosphère océanique est vieille et plus sa densité est forte et plus l’angle de pendage de subduction sera élevé…. 4) Subduction et déshydratation des roches de la croûte océanique. Dans un 1er temps, les roches de la croûte océanique s'hydratent (grâce à des circulations hydrothermales).

Elles s'enrichissent en minéraux hydratés, comme la hornblende (correspond au faciès amphibolite), puis en minéraux super-hydratés, comme la chlorite (faciès schiste vert). Lors de la subduction, sous l’effet d’une forte pression mais avec une température plutôt basse les transformations métamorphiques de HP/BT se caractérisent par une déshydratation progressive des roches car les minéraux qui se forment sont de + en + pauvres en eau. Ainsi, il y a passage du faciès schiste vert au faciès schiste bleu avec la glaucophane = minéral en cours de déshydratation, puis au faciès éclogite avec grenat et jadéite= minéraux déshydratés. Cette eau remonte et s’accumule dans le manteau lithosphérique de la plaque chevauchante !Elle hydrate les péridotites de la plaque chevauchante ! B- Les roches caractéristiques de la subduction sont les témoins de l’accrétion continentale TP 9: le magmatisme de subduction ET la mise en place des roches de subduction. Dans les zones de subduction, au niveau des chaînes volcaniques, il existe des roches de 2 types : Des roches volcaniques de texture microlithique : andésite (toujours) et rhyolite (souvent). Des roches plutoniques de texture grenue : les granitoïdes (ex : les granodiorites). Le tableau ci-dessous résume toutes les caractéristiques des roches volcaniques et magmatiques de subduction.

Il existe deux couples de roches : rhyolite/granite et surtout andésite/diorite ! Les 2 roches DE CHAQUE COUPLE ont une composition chimique semblable riche en silice.

Elles se forment donc à partir d'un même type de magma riche en silice. Si les roches volcaniques cristallisent en surface à partir d'une éruption, les roches plutoniques se forment en profondeur à partir d’une partie du magma qui forme de gigantesques « bulles » appelées des diapirs.

Ces diapirs migrent vers la surface sans jamais l'atteindre.

Ils cristallisent en profondeur pour donner des plutons granitiques que l'érosion dégage plusieurs Ma après. Le couple le plus représenté dans les zones de subduction est : ANDÉSITE ET DIORITE ! Elles se caractérisent par la présence de minéraux hydroxylés (hydratés) de type amphiboles.

Cela suggère la présence d’eau dans le magma à l’origine de leur production.

C’est l’eau expulsée des métagabbros et métabasaltes lors de la subduction. La production de magmas dans une zone de subduction est à l’origine de la création d’une quantité considérable de croûte continentale : c’est l’accrétion continentale C- La genèse des magmas dans la zone de subduction. Comment se forme le magma de zone.... »