cours subduction

Chapitre 2 : Le magmatisme en zone de subduction : une production de nouveaux matériaux continentaux

Problèmes : Comment une zone de subduction peut naître ? Comment  le magmatisme en est créé en zone de subduction ? Comment du nouveau matériau continental accroit la lithosphère continentale ?

I- Marges actives et volcanisme.

A- Marges actives

Une activité sismique et un volcanisme explosif caractérise les zones de subduction .

Limites de plaques : 

  • zones de divergence : séismes superficiels ou intermédiaires + volcanisme effusif
  • zones de convergence : séismes superficiels + intermédiaires + Profonds + volcanisme explosif

planisphere5bis_s_v


Séismes profonds et volcanisme explosif caractérisent les marges actives, c’est à dire les zones de subduction.


B- Volcanisme de subduction

Ce volcanisme est fortement explosif avec des projections induites par la forte teneur en gaz du magma.

Ces éruptions volcaniques peuvent être dévastatrices et sont d’ailleurs classées d’après un indice d’explosivité volcanique ou VEI (Volcanic Explosivity Index) lié entre autre à l’observation des aléas générés comme le volume de téphras (matière éjectée), les nuées ardentes …

fig211_10_unsa

Les volcans sont de type de type Péléen-Plinien. Pour en savoir plus sur ce volcanisme : site de l’ifé Edu Terre

e-peleenne                              e-plinienne

d'après institut français de l'éducation et ENS Lyon

C- Spécificité du magma des zones de subduction

Le magma des zones de subduction est très visqueux et acides (forte teneur en SiO2). Plus ce magma sera acide et plus il sera visqueux.


Magma = masse de silicates fondus dans laquelle sont dissous, en proportions variables, des composés volatils. Le composé variable le plus important est la silice (Si02) et détermine l’acidité du magma.


Un magma acide est visqueux alors qu’un magma basique est fluide.

La viscosité d’un magma varie en fonction de :

  • son acidité (SiO2)
  • sa température
  • sa teneur en eau
  • sa teneur en gaz
  • sa teneur en ions (sodium, calcium, magnesium…)

Les magmas de viscosité élevée et à teneur importante en gaz dissous sont responsables des éruptions explosives.

II- Comment la lithosphère océanique plonge et permet la fusion

A- Plongée de la lithosphère océanique

La lithosphère océanique (LO) se forme au niveau des dorsales.  Sa densité va augmenter sans cesse avec son âge, en voici les causes :

  1. Refroidissement de la LO
  2. Métamorphisme hydrothermal
  3. Addition de manteau lithosphérique (enfoncement de l’isotherme 1300°C).

Quand la densité de la lithosphère océanique dépasse celle de l’asthénosphère, la lithosphère océanique  casse et plonge. C’est le moteur principal de la tectonique des plaques.


B- Le mécanisme de fusion

1- Point de fusion

 

Lors de sa plongée, à partir de certaines pressions surtout (au-delà de 10-15 kbar soit 30-50 km), la croûte océanique plongeante subit une déshydratation ; cette déshydratation provoque l’hydratation du coin de manteau chevauchant.

Ce coin de manteau est entraîné localement en profondeur par la lithosphère plongeante. La péridotite hydratée sans pour autant se réchauffer énormément entame une fusion partielle.

localisationvolcanisme

Cette fusion contrôlée par hydratation semble se réaliser pour l’essentiel aux alentours de 100 Km de profondeur quelles que soient les variations d’inclinaison moyenne que les panneaux plongeants présentent d’une subduction à l’autre.


C’est la lithosphère océanique subductée qui libère l’eau permettant ainsi la fusion partielle de la péridotite chevauchante.


 

 

B- L’origine de l’hydratation du manteau

1) Hydratation de la lithosphère Océanique : 

La lithosphère océanique, et en particulier sa croûte formée de basaltes en coussins et de gabbros, s’est formée au niveau d’une dorsale océanique. La croûte fracturée subit un métamorphisme hydrothermal.

  • plagioclase  + pyroxène + eau → plagioclase  + amphibole hornblende + pyroxène
  • plagioclase + hornblende + eau  actinote + chlorite.

À partir des minéraux initiaux du gabbro, feldspath et pyroxène, il y a des réactions métamorphiques qui conduisent à la formation de minéraux hydroxylés, hornblende, chlorite et actinote.

hydratation

Le manteau lithosphérique peut aussi se métamorphiser en serpentinite, roche verdâtre riche en olivines hydroxylées, les serpentines.


C’est donc une lithosphère, et surtout une croûte riche en minéraux hydroxylés, qui s’éloigne de la dorsale et arrive au niveau d’une zone de subduction


2) Hydratation du manteau chevauchant :

La plaque lithosphérique plonge et alors qu’elle s’échauffe doucement, la pression augmente considérablement. Ces conditions permettent l’installation d’un métamorphisme HP-BT. Le métagabbro à Chlorite et actinote est transformé petit à petit en métagabbro à glaucophane (domaine des schistes bleus) qui plus profondément est lui même transformé en métagabbro à grenat + jadéite (domaine des éclogites).

Le fait important est que les minéraux de l’éclogite ne sont pas hydroxylés. En revanche, les schistes bleus le sont. La croûte subductée libère donc de l’eau. C’est cette eau qui passe dans la péridotite chevauchante et entraîne sa fusion partielle.

Schéma d’une zone de subduction : 

subduction

III- Vers de nouveaux matériaux continentaux

A- Roches volcaniques et plutoniques issues de la subduction

1- Roches volcaniques

Dans le cas général d’une subduction de marge continentale, par exemple de subduction andine, les roches magmatiques vont être différentes comme par exemple andésites et  rhyolites. Ce sont des roches volcaniques présentant une texture microlitique qui révèle un refroidissement rapide du magma en surface.
Minéralogie : 

  • Andésite : pyroxènes, plagioclases, amphiboles (parfois de rares biotites). (a)
  • Rhyolite : quartz, feldspaths alcalins ou calco-alcalins, micas, (parfois rares amphiboles) (b)

2- Roches plutoniques

À d’autres endroits, les roches plutoniques peuvent déjà avoir été portées à l’affleuremen. On trouve alors granites ou diorites.

Ces roches plutoniques présentent une texture grenue, signature d’un refroidissement lent et progressif en profondeur.  Ces roches sont portées à l’affleurement grâce à l’érosion.

Comme ces roches peuvent être d’une grande variété, elles sont regroupées sous le terme granitoïdes (granite, diorite, granodiorites…).

B- Enrichissement en Silice des magmas et diversité des granitoïdes

Un magma peut se différencier en fonction de sa remontée. Prenons l’exemple d’un magma d’origine mantellique qui traverse une grande épaisseur de croûte continentale et y stagne longtemps. Il peut y avoir contamination et enrichissement du magma basique par la silice et les alcalins (Na et K) qui diffusent de la croûte continentale. On trouve de tels granites dans les zones de subduction, en particulier des zones de subduction sous lithosphère continentale.

Ces granites sont toujours intrusifs et discordants dans un encaissant. Leur composition variera en fonction de leur enrichissement ou contamination ce qui explique la très grande diversité des granites.

CONCLUSION

On se rend compte que dans les zones de subduction, il existe un épaississement crustal important, présentant des roches majoritairement plutoniques composées de granitoïdes.

Ainsi les zones de subduction sont les principales zones productrices de croûte continentale récente. On parle de ce fait d’accrétion continentale.

Retour haut de page