Assistance scolaire personnalisée

un partenariat rue des écoles Maif
Lundi 22 décembre 2014. Bonjour S'inscrire gratuitement       > Se connecter
icone FicheFiche
Icône de rechercheRechercher

La genèse d'un magma dans les zones de subduction

Énoncé

Au niveau des zones de subduction, on observe un volcanisme intense. On admet actuellement que le magma qui en est à l'origine prend naissance dans le manteau lithosphérique de la plaque chevauchante, à la verticale de la zone magmatique.
À partir de la mise en relation des informations apportées par l'étude des documents et à l'aide de vos connaissances, indiquez les conditions et les mécanismes nécessaires à la genèse d'un magma dans les zones de subduction.
Document 1
Conditions de la fusion des péridotites dans une zone de subduction
Zoom
Conditions de la fusion des péridotites dans une zone de subduction
D'après Comprendre et enseigner la planète Terre, Caron et al., Ophrys.
Document 2
Modèle de tracé des isothermes (lignes d'égale température) dans une zone de subduction (en coupe)
Zoom
Modèle de tracé des isothermes (lignes d'égale température) dans une zone de subduction (en coupe)
D'après SVT Terminale S, Travernier, Lizeaux, Bordas.
Document 3
Diagramme pression-température montrant les domaines de stabilité de quelques associations de minéraux caractéristiques des métagabbros
Zoom
Diagramme pression-température montrant les domaines de stabilité de quelques associations de minéraux caractéristiques des métagabbros
D'après le document d'accompagnement du programme de TS.

Corrigé

Introduction
Les zones de subduction sont caractérisées par un volcanisme intense au niveau de la plaque chevauchante. Il s'agit d'étudier les conditions et les mécanismes nécessaires à la genèse d'un magma à l'origine de ce volcanisme.
Document 1
Ce diagramme illustre les conditions de fusion des péridotites qui sont les roches constitutives du manteau dans lequel le magma va se former. On distingue, selon la profondeur et les températures, trois états possibles pour les péridotites : solide, liquide et un mélange liquide et solide qui correspond à un état de fusion partielle des péridotites pouvant constituer ainsi un magma.
À la limite entre les états, les courbes du solidus et du liquidus marquent le passage d'un état à l'autre. On constate qu'il y a deux courbes de solidus, une qui tient compte d'un milieu hydraté et l'autre d'un milieu anhydre.
La température du solidus anhydre et du liquidus augmente avec la profondeur, mais l'allure de la courbe solidus « humide » est différente dans les 240 premiers kilomètres. Afin de pouvoir mettre en relation les différents documents, et sachant que le magma se forme dans le manteau lithosphérique, on ne va s'intéresser qu'aux premiers 100 kilomètres de profondeur.
En surface de 0 à 1 200°C, les péridotites sont à l'état solide. De 1 200 à 1 850°C, on a un mélange de péridotites à l'état solide et liquide. Au-delà de 1 850°C les péridotites sont à l'état liquide. En surface, les péridotites anhydres et hydratées entrent en fusion partielle à la même température. De 60 km à 100 km de profondeur, de 0 à 800°C, les péridotites sont à l'état solide. À partir de 800 °C, les péridotites hydratées entrent en fusion partielle alors que les péridotites anhydres ne commencent à fondre qu'à partir de 1 350 °C. En profondeur, l'eau abaisse la température du solidus hydraté. La fusion partielle des péridotites du manteau, qui conduit à la formation d'un magma s'effectue à des températures plus basses en présence d'eau.
Document 2
Ce document est un modèle de tracé des isothermes dans une zone de subduction. Il indique que, dans la zone où la plaque lithosphérique océanique plus dense s'enfonce sous la plaque continentale chevauchante moins dense, les isothermes s'enfoncent et l'augmentation de la température avec la profondeur y est anormalement faible. L'isotherme 200°C se retrouve à 50 km de profondeur au lieu de 10 km en moyenne. Du côté de la plaque chevauchante, les isothermes suivent aussi le plan de subduction. À une même profondeur, la température est plus faible à proximité du plan de subduction que dans les zones avoisinantes. Cette anomalie négative le long du plan de subduction s'explique par l'enfoncement de la lithosphère océanique froide dans le manteau chaud de la plaque chevauchante.
À l'aplomb de la zone magmatique, on note un léger relèvement des isothermes qui constitue une anomalie positive et qui traduit la remontée de matériel chaud. On constate enfin qu'à la base de la lithosphère de la plaque chevauchante, là où doit se former le magma, il règne une température de 1 200°C. Or la mise en relation avec le document 1 montre que, dans ces conditions, seules des péridotites hydratées peuvent entrer en fusion partielle et être à l'origine d'un magma.
Document 3
Le diagramme pression-température donne les domaines de stabilité de quelques associations de minéraux caractéristiques des métagabbros. Ces derniers sont des roches métamorphiques issues de la transformation à l'état solide de gabbros, roches de la croûte océanique. On ne considère que la partie du diagramme correspondant aux conditions réalisées dans la nature. Les températures restent relativement faibles, comprises entre 100 et 500°C, les transformations des roches se font donc à faible température.
Pour de faibles profondeurs allant jusqu'à 12,5 km et de faible pression 0,5 Gpa l'association minérale de chlorite, actinote et plagioclase correspond à des roches métamorphiques de faciès schistes verts.
Après augmentation de pression (de 0,5 à 1 Gpa) et de profondeur, on constate une formation de Glaucophane et une libération d'eau à partir de réactions à l'état solide entre plagioclase, chlorite et actinote. Ce sont les minéraux de chlorite et d'actinote qui sont à l'origine de la libération de l'eau. Les roches alors formées sont de faciès schistes bleus.
De 1 à 1,5 Gpa, soit à 50 km de profondeur, des réactions à l'état solide se produisent entre plagioclase et glaucophane, elles permettent l'apparition des grenats et de jadéites, caractéristiques des éclogites, et la libération d'eau.
Les roches de la lithosphère subduite subissent, par augmentation de pression, un métamorphisme qui s'accompagne de la libération d'eau. Cette eau va atteindre les péridotites du manteau de la plaque chevauchante et provoquer leur fusion partielle.
Conclusion
Les conditions requises pour la genèse du magma sont donc la présence de péridotites hydratées à une température d'au moins 800°C pour qu'elles puissent subir une fusion partielle.
Les mécanismes conduisant à ces conditions sont ceux de la subduction. La plaque subduite océanique froide s'enfonce dans le manteau de l'asthénosphère de la plaque chevauchante, ce qui diminue la température. Les minéraux des roches de la plaque subduite se transforment sous l'effet de l'augmentation de pression (la température quant à elle, varie peu). Cette transformation minérale à l'état solide libère de l'eau qui diffuse dans le manteau de la plaque chevauchante et permettra la fusion partielle des péridotites à l'origine du magma des zones de subduction.
© rue des écoles. Tous droits réservés.
Partager
Partager sur Tweeter