Le magmatisme en zone de subduction - Cours SVT Bac S

Le magmatisme en zone de subduction - Cours SVT Bac S

I - Les zones de subduction et le volcanisme : Une relation étroite

1 - Une activité volcanique intense

Les marges océaniques actives appelées aussi zones de subduction sont des zones où le volcanisme et l'activité sismique sont très présents....
Le magmatisme en zone de subduction - Cours SVT Bac S

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I - Les zones de subduction et le volcanisme : Une relation étroite

1 - Une activité volcanique intense

Les marges océaniques actives appelées aussi zones de subduction sont des zones où le volcanisme et l'activité sismique sont très présents. On peut remarquer, qu'à l'image de la ceinture de feu autour du Pacifique, les volcans sont souvent alignés parallèlement à la marge.
Les éruptions volcaniques, souvent très violentes sont classées selon un « indice d'explosivité volcanique » (VEI en anglais). Cet indice s'appuie sur plusieurs indications analysées lors de l'éruption : Tout d'abord, la quantité de matière solide éjectée lors de l'éruption (téphras), mais aussi la hauteur de la colonne explosive ou encore la description du type d'explosion (catastrophique, modéré, non explosif...). A chacune de ces éruptions est attribué un chiffre pouvant aller jusqu'à 8 pour les éruptions dites « apocalyptiques ».

2 - La composition riche du magma, responsable de l'explosivité des volcans

Le magma, c'est-à-dire la lave qui s'écoule du volcan lors de l'éruption, peut avoir une composition chimique variable qui va déterminer sa viscosité et donc sa capacité à s'écouler ou non. Un magma sera plus visqueux si sa teneur en silice (SiO 2) est importante. Il sera inversement plus liquide s'il est moins riche en silice.
Souvent, lors d'une éruption, la lave étant trop lourde, trop épaisse pour s'écouler normalement, elle reste au sommet du volcan et obstrue le dessus de la cheminée volcanique jusqu'à former un bouchon en se refroidissant. Les gaz s'accumulent en pression dans cette même cheminée et finissent par provoquer une explosion donnant naissance à une nuée ardente.
Une nuée ardente est un pulvérisateur composé de cendres, de gaz et de blocs de différentes tailles atteignant une très haute température (quelques centaines de degrés Celsius) et coulant le long des pentes du volcan à grande vitesse (jusqu'à 600 km/h).
Ainsi plus la lave est riche en silice, plus elle est dense, plus elle a de difficultés à s'écouler et plus elle favorise l'explosivité du volcan en stagnant au-dessus de la cheminée volcanique.

II - Quelles roches trouve-t-on dans les zones de subduction ?

On trouve, dans les zones de subduction deux types de roches qui sont en fait formées grâce au refroidissement du même magma.

1 - Les roches plutoniques

Les roches plutoniques sont surtout des granitoïdes : ce sont des pierres cristallisées et composées de cristaux visibles à l'œil nus dont nous pouvons citer la diorite par exemple. Cette roche témoigne d'un refroidissement lent qui s'est effectué en profondeur à l'intérieur d'un pluton.

2 - Les roches volcaniques

Parmi les roches volcaniques on trouve les andésites et les rhyolites. Ces deux roches sont formées majoritairement de microlites, qui sont des cristaux à structure d'aiguilles que l'on ne peut pas voir à l'œil nu. On dit qu'elles ont une structure microlitique.
Contrairement aux roches plutoniques, les roches volcaniques se forment par un refroidissement rapide du magma en surface.

3 - Composition des différentes roches

Les granitoïdes, les roches plutoniques donc, ont une composition chimique riches en minéraux hydroxylés (groupements OH) et notamment en micas (biotite et muscovite) dans lesquels on trouve entre 12 et 15% d'eau et les amphiboles contenant 1,5% d'eau.
ATTENTION : Les magmas issus des zones de subduction proviennent d'un phénomène de fusion partielle du manteau de la plaque lithosphérique chevauchante, ils ne proviennent donc pas de la fusion des composants de la plaque plongeante du fait de l'écart important de température de fusion et de composition chimique des roches de chacune de ces deux plaques.
Dès lors, au vu de la composition des péridotites, qui ne sont pas des roches hydroxylées mais constituées majoritairement de pyroxènes, d'olivine et de minéraux anhydres (« sans eau »), on peut s'interroger sur la provenance de l'eau servant à composer la croûte continentale.

III - Comment naissent les magmas dans les zones de subduction ?

1 - Provenance des magmas

Comme nous savons que les péridotites ne sont pas composées d'eau, la température à laquelle sont produits les magmas dans les zones de subduction ne permet pas de les faire fondre. En revanche, lorsque l'on hydrate les péridotites on peut faire baisser leur point de fusion. Ainsi l'hydratation de la plaque chevauchante provoque la fusion partielle du manteau.

2 - D'où provient l'eau permettant l'amalgame des péridotites

La croûte océanique impactée pas la subduction est une croûte très hydratée. En effet, des minéraux verts très chargés en eau, les chlorites, se sont formées leur donnant l'apparence de schistes verts.
Les schistes verts vont ensuite se transformer en schistes bleus et en éclogites et donc s'appauvrir en eau. Ainsi, ce processus va permettre de libérer une quantité importante d'eau qui va se déplacer jusque dans le manteau de la plaque chevauchante et abaisser sa température de fusion.
Entre 100 et 150 km de profondeur, la fusion partielle du manteau peut se réaliser et donner naissance à des magmas : la température est suffisamment importante pour que le point de fusion des péridotites hydratées soit atteint. La création des magmas ne peut se faire que dans certains endroits et à certaines conditions car il faut atteindre la juste température. En profondeur par exemple, la température est trop basse pour pouvoir réaliser la fusion partielle.

IV - Naissance de nouvelles matières continentales

1 - La composition des magmas se modifie

Lorsque les péridotites hydratées fusionnent entre elles, cela donne un magma originel de composition basaltique. Puis, lorsqu'il se refroidit, le magma cristallise petit à petit en commençant par la cristallisation des minéraux les moins riches en silice. Mais le magma peut aussi s'enrichir en silice en fondant les minéraux de la croute continentale encaissante. Les roches magmatiques produites peuvent être de composition granitique ou dioritique.

2 - Prise de place des roches magmatiques dans les zones de subduction

Produits entre 100 et 150 km de profondeur, les magmas se déplacent vers la surface du fait de leur température plus importante que celle des matériaux environnants. Comme nous l'avons vu, les roches volcaniques sont formées par des magmas très chauds qui se déplacent vers la surface. A l'approche de la surface, les magmas se stockent dans une chambre magmatique jusqu'à ce que la prochaine éruption les éjecte à la surface.
Les roches plutoniques quant à elles, sont formées par des magmas qui n'atteignent jamais la surface et qui restent en profondeur car leur température n'est pas suffisante pour passer à travers les matériaux environnants. Ces magmas cristallisent en profondeur en formant des plutons de granitoïdes et seront ramenés à la surface par l'érosion plusieurs millions d'années plus tard.

3 - L'accrétion continentale

Ainsi, les magmas produits dans une zone de subduction forment la croûte continentale. On appelle ce phénomène l'accrétion continentale. Cependant l'activité volcanique se réduisant, l'accrétion continentale diminue au cours du temps. Elle était en revanche très importante entre -3 et -1 Ma.
Fin de l'extrait

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