Introduction

La convergence lithosphèrique, c'est le rapprochement de deux plaques litosphèriques. Cette convergence entraine soit une subduction ( disparition de litosphère océanique dans le manteau asténosphèrique par plongement dans la litosphère océanique ou continentale) ou une collision ( convergence de deux litosphère continentales).

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Les caractéristiques morphologiques et géologiques des zones de subduction

On peut observer les zones de subduction soit au niveau de marges continentales actives ou alors dans les océans.

subduction océan-continent

subduction  océan-océan.

Caractéristiques morphologiques

De nombreux élèments caractérises les zones de subduction :

-La présence de reliefs particuliers, si c'est un relief négatif, c'est une fosse océanique. Si on est en présence d'un relief positif il s'agit soit de chaine de montagnes ( dans le cas de la subduction océan/contient) ou alors, il s'agit d'une chapelet d'îles volcaniques autrement dit arc insulaire ( dans le cas de la subduction océan/océan).

-Une déformation litosphèrique, par exemple des plis ou des failles inverse ou niveau de la bordure continentale ou du prisme d'accrétion.

Caractéristiques géologiques

Géologiquement, les zones de subduction sont particulièrement actives car :

-On y remarque une activité sismique très importante, notamment des séismes ayant un foyer plus profond que 100 Km ( ce qui permet de déduire la présence de matériaux cassant au sein de l'asténosphère ductile).

- On peut aussi grâce a la l'observation de la répartition des foyers sismiques profonds le long     d'une surface inclinée ( autrement dit plan de Bénioff) matérialiser le plogement de la     litosphère océanique rigide dans l'asténosphère.

-On y remarque aussi une magmatisme qui est a l'origine des alignements de volcans actifs répartis parralèlement à la fosse dans une chaîne de montagne ou un arc insulaire.

Les zones de subduction sont aussi caractérisées par une répartition particulière du flux de chaleur. Le flux de chaleur, c'est la quantité de chaleur qui sort de la surface de la terre, sa mesure permet de montrer deux anomalies : une négative au niveau de la fosse de subduction et une autre postive au niveau de l'arc volcanique.

On peut interpréter les anomalies thermiques comme le résultat de la subduction de la plaque.

Le magmatisme au niveau des zones de subduction

Les caractéristiques des roches magmatiques produites

On assiste a un volcanisme important au niveau des zones de subduction qui est a l'origine de la création d'andésite, de rhyolytes ainsi que de roches plutoniques ( appartenant a la famille des granites) telles que les granodiorites. Ces roches ont la particularité d'être riches en silice et hydratées.

schéma de lames d'andésite

Schéma de lame de roches plutoniques ( granodiorite).

Le contexte de production d'une magma dans une zone de subduction

Quoi qu'il se passe, l'arc volcanique est toujours situé sur la litosphère chevauchante.  Pour permettre la production de gama, il faut qu'un certain nombre de conditions soit réunis à environ 100 Km de profondeurs. Il faut pour cela étudier le géotherme ( tracé donnant l'évolution de la température en fonction de la profondeur) d'une zone de subduction.

Le magma se créé par fusion des péridotites, mais seulement sur les péridotites hydratés. Cette fusion se fait à envrion 80 Km de profndeur à une température de 800° C. Cette fusion est permit grâce à un apport d'eau permettant de décaler le solidus des péridotites vers de faibles temépratures ce qui pemret par conséquent de baisser la température nécéssaire à la fusion partielle des péridotites.

Les péridotites fusionnées appartiennent au manteau litosphèrique de la plaque chevauchante qui est situé au dessus de la litosphère océanique en subduction.

Idée à retenir :  La production de magma dans une zone de subduction est dûe à la fusion partielle des péridotites situées au dessus du plan de Bénioff après hydratation des péridotites.

L'origine de l'eau nécessaire à la production du magma

La litosphère océanique entrant en subduction est hydratée et transformée car les roches qui la compose ont subi un métamorphisme près de l'axe de la dorsale ainsi qu'un métamorphisme lié à la diminution de la température durant leur éloignement de l'axe de la dorsale.

Situation de la litosphère océanique.

Lors de leur enfoncement dans le manteau, les roches de la croûte océanique sont soumises à de nouvelles conditions de pression et de température. Elles se transforment tout en restant à l'état solide et se déshydrate. Ainsi, des minéraux apparaisent, ils sont caractéristiques de haute pression et basse température.

Situation de la litosphère océanique
Modifications de la composition de la croûte océanique
Lors de la subduction
On a de nouvelles transformatios minéralogiques qui conduisent à l'apparition de minéraux non hydroxylés par métamorphisme.
Les facteurs de ce métamorphismes sont que la litosphère océanique subduite se réchauffe et est soumises à des profondeurs de plus en plus importantes, c'est dont un métamorphisme de basse température et de haute pression.

Une minéral n'est stable que dans un certain domaine de pression et de température. Au delà de ce domaine, il se transforme durant une réaction métamorphique en un autre minéral. Ce domaine de stabilité varie suivant les minéraux. C'est grâce à la présence de certains minéraux dans une roches métamorphique que l'on peut reconsitituer les conditions de pression et de température durant le métamorphisme de la roche.

La déshydratation des roches de la croûte océanique libère l'eau qui déclenche la fusion partielle des péridotites du manteau, à l'origine du magma. Le magma produit est cependant moins dense que le magma d'origine. On assiste ensuite à un refroidissement brutal du magma en surface qui est à l'origine de roches volcaniques de types andésites, à texture microlitiques. En profondeur où le refroidissement du magma est plus lent, on a une création de roches de types plutoniques ( granodiorite) à texture grenue.

Schéma d'un couplage métamorphisme/magmatisme au niveau d 'une zone de subduction.

Idée à retenir : L'eau nécessaire à la production des magmas dans les zones de subduction provient de la déshydratation des roches de la litosphère subduite soumises à un métamorphisme de type haute pression et basse température.

Les causes de la subduction

Lors de son éloignement de la dorsale , la litosphère océanique se refroidit. L'isotherme 1300°C devient ainsi de plus en plus profond, or, il représente une limite entre la litosphère et l'asténosphère. Par conséquent, on a une épaissisement du manteau litosphèrique. Et, comme le manteau litosphèrique est le composant le plus dense de la litosphère océanique, on a une augmentation de la densité moyenne de la litosphère océanique.
Lorsque que la densité de la litosphère océnanique devient supérieur à celle du manteau asténosphèrique, la litosphère océanique peut s'enfoncer dans l'asténosphère. Cette différence de densité est la principale cause de la subduction.

On peut aussi remarque que durant l'enfoncement de la litosphère océanique, les basltes et les gabbros de la croûte se transforment en éclogites ( de densité plus grande), ce qui va faciliter la subduction. De plus, l'asténosphère étant solide, de nombreuses forces de résistances s'opposent à son enfoncement.

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Olivier

Professeur en lycée et classe prépa, je vous livre ici quelques conseils utiles à travers mes cours !