Le volcanisme des zones de subduction

PLANCHE 1

Les zones de subduction sont caractérisées par un volcanisme intense qui libère des laves variées, à l’origine de roches différentes. On s’intéresse ici aux caractéristiques de ce volcanisme: type de vol-canisme, nature de la lave, nature des roches formées...

Formule chimique des minéraux présents dans les roches de subduction. Un minéral alcalin est riche en potassium et sodium; un minéral ferromagnésien est riche en fer et magnésium; un minéral est dit anhydre lorsqu’il ne contient pas d’eau ou hydraté lorsqu’il contient des molécules d’H2O dans sa structure.

Echantillon d’Andésite (ci-dessus)

NOM du binôme : classe : note : Question 1 : Question 2: Question 4:

FICHE ELEVE Les roches des zones de subduction

X

Question 5: Question 6:

1. Les caractéristiques du volcanisme de subduction: Les zones de subduction sont caractérisées par un volcanisme intense dit calco-alcalin. Les éruptions sont explosives et très violentes. Elles produisent des cendres, des nuées ardentes et des coulées pyroclastiques très meurtrières. En mettant en relation la nature des roches produites (ici on s’intéresse aux andésites et aux rhyolites) avec leur teneur en silice et la viscosité des laves correspondantes, on remarque que plus une lave est riche en silice, plus sa viscosité est importante, ce qui limite sa capacité à s’écouler. Ainsi, dans des laves très visqueuses, les gaz volcaniques ont du mal à s’échapper et vont s’accumuler jusqu’à provoquer les explosions associées aux éruptions. La rhyolite est particulièrement riche en silice, l’andésite un peu moins. On peut se demander ce qui distingue la présence de ces deux types de roches dans des zones de subduction. 2. Deux roches des zones de subduction: andésite et rhyolite Ces deux roches sont d’origine volcanique. Leur texture microlithique atteste d’un refroidissement ra-pide en surface. Ainsi, les minéraux n’ont pas pu cristalliser complètement et on observe au microsco-pe des phénocristaux pris dans une pâte volcanique. L’andésite présente des phénocristaux de feldspath plagioclase, souvent de la biotite et des amphibo-les, parfois un peu de pyroxène. Elle est caractéristique de la subduction andine. La rhyolite est nettement plus riche en silice et présente une richesse en quartz, felspath alcalin, plus rarement de la biotite et des amphiboles.

FICHE 1: Le magmatisme des zones de subduction

Andésite et rhyolite sont 2 roches volcaniques caractéristiques des zones de subduction. Elles proviennent du refroidissement rapide d’un magma en surface. Ces deux roches présentent toutefois des compositions minéra-

logiques différentes car elles proviennent de magmas différents.

rhyolite

La rhyolite est beaucoup plus riche en silice que l’andésite, ce qui suggère que ces deux roches proviennent de magmas différents. Pourtant, ce sont toutes les deux des roches issues de zones des subduction. Une explication repose sur le « matériel » que va traverser le magma avant de remonter à la sur-face. On peut supposer qu’un magma qui traverse une forte épaisseur de croute continentale, très riche en silice, s’enrichisse au passage en cet élément. On parle de « contamination du magma ». Plus l’épaisseur de croute est épaisse, plus le magma s’enrichit en silice et sera susceptible de former des minéraux comme le quartz… alors qu’un magma qui traverse une croûte océanique verra sa composition enrichie en éléments ferromagnésiens.

On remarque aussi que parmi les minéraux caractéristiques de ces roches, certains contiennent des groupements OH, c'est-à-dire de l’eau. On peut se demander d’où provient cette eau et pourquoi les zones de subduction sont des zones de volcanisme intense...?

Contamination des magmas en fonction de la nature ou de l’épaisseur de croûte rencontrée

Comment expliquer le magmatisme dans les zones de subduction? 3. L’origine du magmatisme de subduction Bilan: - Les roches magmatiques des zones de subduction sont souvent riches en biotite et amphiboles, mi-néraux hydratés. Ces minéraux contiennent des groupements OH dans leur réseau cristallin. - On peut se demander d’où vient cette eau et si elle joue un rôle dans ce magmatisme calco alcalin. - En étudiant le diagramme PT relatif au géotherme terrestre, on remarque que le géotherme des zo-nes de subduction ne rencontre jamais le solidus des péridotites. Comment expliquer alors la fusion partielle à l’origine du volcanisme. La fusion partielle à l’aplomb des zones de subductions ne peut avoir lieu que si les péridotites sont hydratées, dans ce cas, le géotherme de subduction recoupe le so-lidus des péridotites hydratées. - D’où provient l’eau? Nous avons vu précédemment que les roches de la lithosphère océanique se déshydratent lors de la subduction. Cette hydratation abaisse la température de fusion des péridotites sus jacentes et explique que les zones de subduction soient à l’origine d’un magmatisme intense. Géotherme: courbe qui indique la T en fonction de la P en un point du globe Solidus: droite ou courbe expérimentale qui sépare un domaine où les roches sont solides d’un domai-ne où les roches sont solide + liquide. Liquidus: sépare un domaine où les roches sont partiellement fondues d’un domaine 100% liquide.

Formule chimique des minéraux présents dans les roches de subduction. Un minéral alcalin est riche en potassium et sodium; un minéral ferromagnésien est riche en fer et magnésium; un minéral est dit anhydre lorsqu’il ne contient pas d’eau ou hydraté lorsqu’il contient des molécules d’H2O dans sa structure.

Echantillon d’Andésite (ci-dessus)

ORIGINE DU MAGMATISME DES ZONES DE SUBDUCTION

Question 1. Relevez quelques caractéristiques des roches issues des zones de subduction

Question 2: d’après vos connaissances issues des cours précédents et du diagramme suivant, éta-blissez le rôle et l’origine de l’eau dans la fusion partielle à l’aplomb des zones de subduction.

Compétences: mettre en relation des documents afin de relever des informations puis de formuler un questionne-ment. Mettre en relation des connaissances acquises pour résoudre un problème scientifique.