Le magmatisme en zone de subduction (sujet national, juin 2016, partie 2, ex. 1)

Énoncé

Le magmatisme en zone de subduction
Le Sinabung (2 460 m) est l'un des volcans actifs d'Indonésie, situé sur l'île de Sumatra.
L'éruption explosive la plus récente de l'histoire du Sinabung a eu lieu le 1er février 2014 formant un panache éruptif de 17 km de hauteur.
Synthèse
À partir des données des documents présentés, caractériser le contexte géodynamique de cette zone et identifier la nature des roches produites par le volcan Sinabung.
Document 1
Localisation du volcan Sinabung
Localisation du volcan Sinabung
D'après Courrier international – 14 février 2014.
Document 2
Données sur une roche récoltée au volcan Sinabung
Données sur une roche récoltée au volcan Sinabung
Photographie de l'observation microscopique d'une lame mince de roche récoltée au Sinabung ; lumière polarisée (X 20).
Analyse chimique partielle de la roche récoltée au Sinabung (% massique)
Analyse chimique partielle de la roche récoltée au Sinabung (% massique)

SiO2
Al2O3
FeO
MgO
CaO
Na2O
H2O
verre et cristaux confondus
55,9
18,1
7,7
4,6
7,6
3,9
1,07
– Teneur en silice (SiO2) d'un basalte : comprise entre 45 % et 52 %
– Teneur en silice (SiO2) d'une andésite : comprise entre 52 % et 63 %

D'après Planète Terre-ENS LYON.
Comprendre la question
Il s'agit dans cet exercice de géologie d'identifier le contexte géodynamique de l'île de Sumatra, qui abrite le volcan Sinabung, et d'identifier la nature des roches produites par ce volcan. La réponse à cette problématique est fondée essentiellement sur l'exploitation des documents proposés : l'exploitation de la carte de la localisation du volcan Sinabung permet de montrer qu'il s'agit d'une zone de subduction, puis l'étude de la roche récoltée sur le volcan permet de conclure qu'il s'agit d'une andésite. La réponse attendue se présente sous forme d'une courte introduction présentant le problème scientifique à résoudre et d'une argumentation structurée et rédigée qui s'appuie sur l'exploitation rigoureuse des documents.

Corrigé

Synthèse
Sur l'île de Sumatra, le volcan Sinabung a connu en 2014 une forte éruption explosive avec un panache éruptif de 17 kilomètres de hauteur. Quel est le contexte géodynamique de la zone où se situe le volcan Sinabung et quelle est la nature des roches produites par ce volcan ?
Le volcan Sinabung est situé au nord de l'île de Sumatra. À l'ouest de l'île de Sumatra, une longue fosse océanique est observée dans l'océan Indien. L'île de Sumatra présente une forte activité volcanique : un alignement d'une trentaine de volcans, comprenant le volcan Sinabung au nord, constitue un arc volcanique. Cet arc volcanique est parallèle à la fosse océanique de l'océan Indien (document 1). De plus, l'île de Sumatra est située sur la plaque Eurasie, à proximité de la frontière avec la plaque Inde-Australie, localisée plus à l'ouest de l'île. La plaque Inde-Australie se rapproche de la plaque Eurasie à la vitesse de 7 centimètres par an : les deux plaques sont donc convergentes (document 1). Enfin, la carte du document 1 montre que la plaque Eurasie chevauche la plaque Inde-Australie à partir de la fosse océanique : la plaque Inde-Australie plonge donc à partir de la fosse sous la plaque Eurasie. L'ensemble de ces arguments permet de conclure que l'île de Sumatra est située dans un contexte géodynamique de subduction, caractérisé par le plongement de la plaque Inde-Australie sous la plaque Eurasie. Cette subduction est à l'origine du volcanisme éruptif de l'île de Sumatra.
Quelle est donc la nature de la roche récoltée sur le volcan Sinabung ? L'observation microscopique de la lame mince de la roche prélevée sur le volcan Sinabung (document 2) montre la présence de verre, de microlithes et de cristaux de plus grande taille (feldspath plagioclase, amphibole et pyroxène). La présence de verre, matière non cristallisée, associé à des microlithes et à de plus grands cristaux indique qu'il s'agit d'une roche à structure microlithique, c'est-à-dire une roche volcanique issue d'un refroidissement rapide du magma en surface. L'analyse chimique partielle de cette roche volcanique montre que sa teneur en silice (SiO2) est de 55,9 %. Or, parmi les roches volcaniques, la teneur en silice du basalte est comprise en 45 % et 52 %, tandis que celle d'une andésite est comprise entre 52 % et 63 % (document 2). On en déduit que la roche récoltée sur le Sinabung est une andésite.
Ainsi, nous avons montré que l'île de Sumatra est située dans la zone de subduction de la plaque Inde-Australie sous la plaque Eurasie. Cette subduction est à l'origine d'un volcanisme explosif du volcan Sinabung, caractérisé par la formation d'andésites.