Couches dans un océan:

• Sédiments océanique
• Basalte: croute océanique
• Limite de mohorovicic
• Petite partie du Manteau supérieur, peridotite

La croute océanique et le manteau supérieur forment ce que l'on appelle la lithosphhère océanique.

Couches dans un continent:

• Sédiments continentaux
• Croute continentales: Granite
• Limite de mohorovicic
• Petite partie du Manteau supérieur, peridotite

Le tout forme la lithosphère continentale.

Par suite on trouve la LVZ, (Low Velocity Zone) qui délimite cette petite partie du manteau supérieur du reste de ce dernier.


Au centre la dorsale et à gauche la marge passive correspondent à la partie géologie traitée en Première S. A droite la marge active, la plaque chevauchante et la plaque subduite (phenomène de subduction) correspondant entre autres à un des phénomènes que l'on étudiera.


Au niveau des dorsales de la lithosphère océanique est créée ( c'est ce qu'on apelle l'acrétion océanique), or la surface du globe reste toujours la même ce qui sous-entend qu'à d'autres endroits de la lithosphere disparait : c'est ce qu'on appelle la subduction.



Les zones de subduction présentent des reliefs très particuliers. A leur niveau, le fond océanique s'enfonce pour atteindre une profondeur de 8000m (Qui peut parfois aller jusqu'à 12000m!). Cet enfoncement se nomme une fosse océanique.
Au delà de cette fosse on trouve une chaîne volcanique qui peut être soit :

• Sur une chaîne de montagnes, appelée cordillère. Dans ce cas on est en présence d'une subdiction de croute océanique sous croute continentale.
• Isolée, généralement submérgée, elle dessine alors un arc insulaire. On est dans le cas d'une subduction de croute océanique sous une autre croute océanique

Quelque fois il peut se former un bassin arrière-arc derrière le relief positif.

Pour résumer les zones de subduction ont un relief correspondant à la superposition d'un relief négatif (en dessous du niveau de la mer) et d'un relief positif (au dessus du niveau de la mer) qui peuvent être soit une cordillère soit un arc insulaire.

De temps en temps, il peut se former un prisme d'accretion qui provient de l'accumulation de sédiments présents sur la croute océanique plongente (par exemple l'île de la barbade)

1) Une activité tectonique importante

On constate que, plus on se déplace vers l'interieur de la plaque chevauchante, plus les foyers sismiques sont profonds. Ils varient d'une profondeur de 20 a 700km de profondeur. Ces foyers sismiques se repartissent selon un plan précis nommé plan de Bénioff-Wadati.
Ce plan matérialise exactement la plongée de la plaque subduite: la lithosphère océanique.
Les séismes observés sont dûs à l'enfoncement d'une lithosphère océanique dense et rigide dans un manteau supérieur beaucoup plus chaud et ductile.
Le plan de bénioff dessine un certain angle avec la surface qui peut varier entre 15° et 90°. Ceci dépend en fait de la densité de la plaque plongeante: plus elle est dense plus l'ange sera important)
Les zones de subduction présentent une activité sismique très importante. Trois quarts de l'energie terrestre est dissipée à leur niveau.
Il existe aussi des déformations ductiles dans les zones de subduction qui vont affecter des roches beaucoup moins rigides: ce sont des plissements.
Par exemple: On observe des plis au niveau des prismes d'accrétion.
Ces plissements entrainent deux modifications importantes : un racourcissement et un epaissicement qui sont les témoignages de contrainte de compression.

2) Une activité magmatique interne

Au niveau des dorsales la lave est très fluide, on dit que le volcanisme est effusif. Au niveau des zones de subduction le volcanisme est explosif (car la lave est plus visqueuse). A chaque explosion de nombreuses projections sont émises: des scories, des bombes volcaniques et aussi des cendres incandescentes nommées nuées ardentes

 

Un isotherme est une courbe (sur un document) regroupant des points de même température

Au niveau des zones de subduction on assiste à une répartition très particulière des flux de chaleur. Au niveau de la fosse océanique, les isotherme s'éffondrent, on parle alors d'anomalie thermique négative. Cette chute est due à l'enfoncement de la plaque lithospherique froide. L'équilibre thermique ne peut pas se faire car la vitesse de subduction est trop rapide.
On constate une deuxième anomalie : les isothermes remontent, il s'agit d'une anomalie thermique positive due à la remontée d'un magma très chaud.


La lithosphère qui vient d'être fabriquée au niveau des dorsales est mince et peu dure. Elle flotte sur l'asthénosphère. Au fur et à mesure qu'elle s'éloigne de la dorsale elle subit plusieurs modification:

• Elle s'epaissit
• Se refroidit
• S'hydrate

De ce fait, sa densité augmente jusqu'à devenir supérieure à celle de l'asthenosphere.
Si aucun mouvement de compression n'apparait, la lithosphère continue de flotter sur l'asthénosphere. Par contre si un mouvement de convergence apparait elle va se mettre à plonger dans le manteau.
Cette lithosphère plonge au moins jusqu'à 700 Km, et on pense qu'elle pourrait même atteindre 2800Km de profondeur.

1) Les roches volcaniques

Ces roches se retrouvent simplement au niveau des volcans. Il y a :

• L'andésite, dans laquelle ontrouve des plagioclases, des amphiboles et dy pyroxène
• La rhyolite, on y trouve des feldspath, de la biotite et du quartz

Elles sont issues d'un magma remonté en surface qui a donné naissance à des laves dont le refroidissement a été rapide. La teture est microlitique. On y trouve cependant des gros cristaux, ou pheno-cristaux. Ces roches sont plus riches en silice que le basalte et plus hydratées.

2) Les roches plutoniques

Les roches plutoniques se forment en profondeur au niveau des reliefs positifs. On en trouve en surface grace à des mouvements tectoniques suivis d'érosion. Il existe deux roches plutoniques typiques des zones de subduction:

• Granite
• Diorite

Le tout est parfois appelé Granitoïde.
Ces roches sont issus d'un magma qui a eu un refroidissement lent.

On y trouve de nombreux cristaux

• Pour le granite: du Quartz, du mica noir et des feldspath
• Pour le diorite: des plagioclases, de l'amphibole

Ces roches sont plus riches en silice que celle des dorsales. COmposées par des mineraux hydratés (comme l'amphibole)


Au niveau des zones de subduction, les temperatures ne sont pas suffisantes pour permettre la fusion partielle de la peridotite seche du manteau.

Si on ajoute de l'eau à la peridotite du manteau cette fois ci les temperatures des zones de subduction deviennent suffisantes pour permettre la fusion partielle de la peridotite hydratée


Ce schéma représente l'etat en fonction de la température, de la profondeur et de la pression dans deux cas: en haut dans un manteau non hydraté et en bas dans un manteau hydraté. La ligne discontinue bleu positionne la lithosphere océanique lors de la subduction. On constate que la fusion partielle n'est présente que dans le manteau hydraté.

Métamorphisme: Transformation minéralogiques qui s'éffectuent au sein d'une roche dues à des changement de temperature ou de pression. Elles se dont toujours à l'etat solide.

1) Hydratation de la lithosphere océanique

Les gabbros qui viennent de se former (G₁) possèdent du plagioclases et du pyroxène. Ils sont encore à une température importante (800~1000°). Juste après sa formation, il s'éloigne de la dorsale et subit deux transformation: hydratation et baisse de temperature. De nouveaux mineraux apparaissent, on ecrit conventionellement:

• Pyroxene + Plagioclase + Eau  -> Amphibole (Hornblende)

G₁ a subit un métamorphisme, on le qualifie d'hydrathermal. Le nouveau métagabbro formé (Métagabbro Hornblend, G₂) apartient au faciès des amphibolite

G₂ s'éloigne encore de la dorsale et subit encore ces deux modifications (Hydratation et baisse de la temperature). De nouveaux minéraux aparaissent: chlorite et actinote. Ils forment une auréole autour de l'amphibole ils lui sont donc postérieur. On écrit:

• Hornblende + Eau -> Chlorite + Actinote

Ce nouveau métagabbre (G₃) à chlorite et à actinote apartient au faciès des schiste vert.

2) Une déshydratation de la lithosphère océanique lors de la subduction

Le métagabbro G₃ entre en subductionn, il va subir de nouvelles transformations, cette fois dues à une augmentation de pression qui entrainera une déshydratation:

• Chlorite + Actinote -> Glaucophane + Eau

Ce métagabbro (G₄) apartient au faciès des schistes bleus.
Ce nouveau métagabbro continue sa subduction et va subir une nouvelle déshydratation causée par une augmentation forte de la pression et une augmentation de temperaturen, on écrit:

• Glaucophane = Grenat + Jadéite + Eau

Le métagabbro formé apartient au faciès des éclogiles, on l'appele éclogite.

Si dans une roche on trouve des glocophane, du grenat ou de la jadéite, on peut affirmer qu'il s'agit d'une roche qui a dubit une subduction.

Conditions de la fusion partielle:

Le magma à l'origine des roches magmatiques des zones de subduction provient de la fusion partielle de la peridotite du manteau de la plaque chevauchante. Cette fusion n'est possible que grace à l'apport d'eau. Cette eau provient du métamorphisme des gabbros de la plaque en subduction. En effet ces derniers se déshydratent alors que precedement ils s'étaient hydratés. Cette libération d'eau s'effectue entree 60 et 200 km de profondeur et va permettre la fusion partielle de la peridotite hydratée entre 80 et 180 km de profondeur.