SITUATION DECLENCHANTE

SITUATION DECLENCHANTE

Vidéo: éruption d’un volcan au Japon le 6 Novembre 2006

Présenter quelques caractéristiques du volcanisme associé à la subduction à l’aide de la vidéo.

PROBLEMATIQUEPROBLEMATIQUE

Etablir les conditions et les mécanismes nécessaires à la genèse d’un magma dans les

zones de subduction.

OBJECTIFOBJECTIF

• Poser le problème relatif à la formation de magma sous l’arc volcanique d’une zone de subduction.

• Formuler une hypothèse explicative sur la cause possible de la fusion partielle de la péridotite de la plaque chevauchante.

• Tester cette hypothèse par une expérience de modélisation de la fusion partielle de la péridotite.

• Vérifier la validité de cette hypothèse par une simulation de la formation de magma dans une zone de subduction.

• Mettre en relation les conditions nécessaires à la fusion partielle de la péridotite et les transformations minéralogiques des roches de la croûte océanique au cours de la subduction afin d’expliquer la genèse du magma dans les zones de subduction.

CONSIGNECONSIGNE

• Formuler une hypothèse explicative. Pour cela:- Identifier les minéraux d’une lame mince de roche volcanique: l’andésite échantillonnée dans une zone de subduction observée au

microscope polarisant.- Compléter alors le tableau comparatif des minéraux de l’andésite et du basalte de dorsale dans le document annexe TP6 .- Utiliser les fonctions du logiciel « MinUSc » pour rechercher la composition atomique des minéraux propres à ’andésite (c.a.d

non présents dans le basalte). Mettre en évidence les atomes communs et spécifiques de ces minéraux .(par rapport à un minéral témoin)

- Emettre une hypothèse, intégrant la donnée précédente, sur la condition nécessaire à la fusion partielle de la péridotite pour générer des magmas dans une zone de subduction.

• Tester l’hypothèse par une expérience de modélisation de la fusion partielle de la péridotite. Voir Fiche protocole de modélisation de la fusion partielle de la péridotite

• Tester l’hypothèse par une simulation utilisant le logiciel « Magma » afin de modéliser la cristallisation d’un magma de composition andésitique . Voir Fiche protocole utilisation du logiciel Magma

• Rechercher les mécanismes permettant l’obtention des conditions nécessaires à la fusion partielle de la péridotite. Pour cela:- Retrouver les minéraux caractéristiques des différents faciès de la croûte océanique . Voir logiciel « Subduction »- Déterminer la composition chimique de ces minéraux par le logiciel « MinUsc afin de préciser l’état d’hydratation ou de

déshydratation des roches de chaque faciès.(présenter ces données dans un tableau)- Enoncer les mécanismes mis en jeu permettant la fusion partielle de la péridotite

• Poser le problème relatif à la formation de magma dans une zone de subduction. Pour cela:- Repérer les profondeurs des isothermes situées à l’aplomb de l’arc volcanique dans la fiche Modèle des isothermes en zone de subduction.-Tracer alors le profil des températures correspondant, sur le document annexe TP6 montrant les différents états de la péridotite anhydre dans un diagramme PT (indiquer sur ce diagramme le domaine de fusion observée dans la réalité et la limite supérieure de la plaque subduite à l’aplomb de l’arc volcanique)- Montrer que les conditions nécessaires à la fusion partielle de la péridotite anhydre sont incompatibles avec la profondeur de formation des magmas.

Modèle des isothermes en

zone de subduction

Modèle des isothermes en

zone de subduction

Protocole d’utilisation du logiciel « Magma »

Protocole d’utilisation du logiciel « Magma »

Protocole de modélisation de

la fusion partielle de la

péridotite

Protocole de modélisation de

la fusion partielle de la

péridotite

Diagramme PT Différents états de la péridotite

Diagramme PT Différents états de la péridotite

Protocole d’utilisation du logiciel

« MinUSc »

Protocole d’utilisation du logiciel

« MinUSc »

Consigne

Observation au MP de roches continentales de subduction

Observation au MP de roches continentales de subduction

- Cliquer sur « entrer de nouvelles données » - Choisir « andésite » dans le menu « roches présélectionnées ». - Sélectionner Température: 1000°C. Vitesse de refroidissement: 7.

Repérer les minéraux formés et les comparer à ceux de la lame mince d’andésite.

- Reprendre une simulation en supprimant le facteur supposé nécessaire à la fusion partielle de la péridotite. - Sélectionner Température: 1000°C. Vitesse de refroidissement: 7.

Repérer les minéraux et identifier la roche formée.

Utilisation du logiciel MagmaRessourc

esRessourc

esConsig

ne

—

Ressources

Ressources Consig

neObservation au MP des roches continentales de zones de subduction

Observation andésite en LPA

Ressources

Ressources

Matériel:

•Un composé chimique à l’état anhydride et à l’état hydraté (hydrogénophosphate disodique anhydre et

hydraté)•Un bec électrique•2 tubes à essai•Une spatule•2 porte-tube pour bec électrique•Portoir de tubes à essai•thermomètres électroniques (allant jusqu’à 200 °C) 

modélisation de la fusion partielle de la péridotite

Enoncer la conséquence vérifiable de l’hypothèse formulée précédemment

Ecrire le protocole à suivre pour tester cette hypothèse

Consigne

Ressources

Ressources

• Lecture de la température de fusion du produit anhydre

Protocole de modélisation de la fusion partielle de péridotite selon son état d’hydratation : utilisation du banc Kofler

• Dépôt du produit sur le banc Kofler

Consigne

Ressources

Ressources

Modèle des isothermes en zone de subduction

Zone de formation des magmas à l’origine de l’arc volcanique

Consigne

Ressources

Ressources

Diagramme PT montrant les différents états de la péridotite hydratée

Diagramme PT montrant les différents états de la péridotite anhydre

Consigne

Ressources

Ressources

Diagramme PT montrant les différents états de la péridotite hydratée

Utilisation du logiciel minUSc(logiciel de visualisation des MINéraux à Usage Scolaire)

Sélectionner le minéral Sélectionner le minéral

Noter la composition atomique

Noter la composition atomique

Dans formule compléter ce tableau en ce qui concerne les éléments chimiques

intéressants

Dans formule compléter ce tableau en ce qui concerne les éléments chimiques

intéressants

Consigne