Titre du chapitre

Termle S | |
|Chapitre |
|1.1 |
|2 semaines | Convergence lithosphérique et subduction I. Les zones de subduction présentent des caractéristiques morphologiques
et structurales
A. Un relief négatif majeur : la fosse océanique
B. Un relief positif pour chacun des deux types de subduction
C. Généralement un prisme d'accrétion à la frontière des plaques
chevauchante et subduite
?TP1. Signification des séismes des zones de subduction
II. Les zones de subduction présentent des caractéristiques géophysiques
A. La subduction résulte d'une différence de densité entre lithosphère
et asthénosphère
TD. Âge et densité de la lithosphère océanique
B. Des séismes marquent le plan de subduction
C. La répartition des flux de chaleur est particulière
III. Les zones de subduction présentent des caractéristiques magmatiques
A. La lithosphère océanique est hydratée
B. Durant la subduction, la plaque océanique subit un nouveau
métamorphisme qui entraîne sa déshydratation
? TP 2. Le magmatisme des zones de subduction
C. L'eau libérée par le métamorphisme (de la plaque plongeante) permet
la naissance d'un magma (dans la plaque chevauchante)
OBJECTIF
? FIGURE 1. Mouvements relatifs aux frontières de plaques
(directions et vitesses) dans Nathan p.239 fig. 2.
. La lithosphère est divisée en plaques lithosphériques qui présentent
des mouvements relatifs :
- divergence au niveau des dorsales où elles se forment (voir cours de 1e
S) ;
- coulissage au niveau des failles transformantes (ni formation, ni
destruction) ;
- convergence (2 à 100 mm/an) dans les zones de subduction ou de collision
où elles sont détruites.
. Lors d'une subduction, de la lithosphère océanique s'enfonce sous une
plaque comprenant une croûte continentale ou une croûte océanique.
. On cherche à préciser les caractéristiques des zones de subduction.
Rappels de 1ère S (revoir les chapitres 5.1, 5.2 et 5.3)
QUESTION. Définir croûte, manteau, lithosphère,
asthénosphère, LVZ, marge continentale passive, rift,
faille normale (listrique), sédiments antérift, synrift
et postrift.
. La lithosphère est formée par la croûte et la partie supérieure du
manteau supérieur.
. La limite croûte/manteau (Moho) est de nature chimique. Les croûtes
océanique (globalement basaltique) ou continentale (globalement
granitique) sont de nature différente du manteau supérieur (partout
péridoditique).
. La limite lithosphère (rigide)/asthénosphère (ductile),
caractérisée par la LVZ (= zone des faibles vitesses des ondes
sismiques), est de nature physique. Elle se situe au sein des
péridotites du manteau supérieur et coïncide avec l'isotherme
1300°C (ou 1200°C). Il en résulte que la frontière
lithosphère/asthénosphère varie dans le temps et dans l'espace en
fonction des changements de conditions de température.
. On appelle marge continentale, la région immergée de la bordure
d'un continent faisant raccord avec les fonds océaniques. On
distingue des marges continentales passives (failles normales,
blocs basculés, sédimentation antérift, synrift, postrift), où le
passage de la croûte continentale à la croûte océanique se fait au
sein même de la plaque lithosphérique (programme de 1e S) et des
marges continentales actives où la croûte océanique s'enfonce par
subduction (programme de TS). On y observe toujours une activité
sismique et volcanique. I. Les zones de subduction présentent des caractéristiques morphologiques
et structurales ? FIGURE 2. Les reliefs terrestres (carte du fond des
océans) dans Daniel p. XVI et Hatier 1eS 3ème de
couverture.
? FIGURE 3. Morphologie des marges actives dans Bordas p.
212
Ou directement avec Sismolog : définir une zone
d'observation puis 3D et F1.
? FIGURE 4. Coupe W-E au Chili dans Nathan p. 191.
? figure classeur possible (d'après Nathan p. 191 figure
altitudes) 1 A. Un relief négatif majeur : la fosse océanique . Alors que la profondeur moyenne des plaines abyssales est d'environ 4000
m, une fosse océanique longe chaque zone de subduction à une profondeur
qui dépasse généralement 8 000 m (jusqu'à 10 915 m pour la fosse des
Mariannes) pour une largeur d'environ 100 km.
. Le profil transverse de la fosse océanique est dissymétrique avec
un mur externe (côté océan) à faible pente (2 à 5°) et un mur
interne toujours plus escarpé (10 à 20° et pouvant atteindre la
surface). Le fond de la fosse peut être plus ou moins comblé de
matériel sédimentaire récent. 2 B. Un relief positif pour chacun des deux types de subduction ? FIGURE 5. Géographie de la marge andine dans Nathan p.
190.
? FIGURE 6. Arc volcanique de Java dans Nathan p. 198.
? FIGURE 2. Les reliefs terrestres (carte du fond des
océans) dans Daniel p. XVI et Hatier 1eS 3ème de
couverture.
. Des volcans actifs sont toujours alignés tout au long de la bordure de la
plaque chevauchante ("Ceinture de feu" du Pacifique). Ils forment des
arcs magmatiques quelques centaines de kilomètres en avant de la fosse.
. Le volcanisme des zones de subduction est dit orogénique car il
conduit à la formation de reliefs positifs.
. Dans une subduction océan-continent, la plaque chevauchante est de nature
continentale (= marge continentale active). Les volcans sont associés à
une chaîne de montagnes de type cordillère (ex. Les Andes).
. Dans une subduction océan-océan (= intra océanique) la plaque
chevauchante est de nature océanique. Les volcans forment des arcs
insulaires actifs (= guirlande d'îles et bassin marginal, ex. Pacifique
ouest).
. L'arc insulaire se compose d'un arc frontal sans volcans récents
et, en arrière, d'une chaîne volcanique active.
. En carte, les fosses de subduction et les arcs insulaires liés ont
leur concavité du côté de la plaque chevauchante. C'est là une
conséquence du ploiement de la plaque subduite qui est, en fait,
une calotte sphérique. La trace de la pliure à la surface du globe
terrestre est circulaire. L'axe de la fosse étant rarement
perpendiculaire à l'axe du mouvement relatif des plaques, leur
limite devient alors une faille transformante.
. Des bassins d'arrière arc (= bassins marginaux) sont associés aux arcs
insulaires. Ce sont des zones de distension parallèles à l'axe des
fosses et où se forme localement de la lithosphère océanique par un
mécanisme comparable à celui des dorsales (ouest du Pacifique (mer du
Japon), petites Antilles).
Bien que liés à la subduction la cause initiale de leur formation
n'est pas connue.
. Le domaine arrière arc est soumis, selon les zones de subduction, à
une déformation caractéristique soit d'un régime en extension, soit
d'un régime en compression. Dans le premier cas, il se forme un
bassin subsident à croûte amincie ou bien s'ouvre un bassin à
croûte océanique (= bassin marginal dans la bordure asiatique du
Pacifique). Dans le second cas apparaît un bassin flexural en cours
de raccourcissement au front d'un chevauchement crustal (pied
oriental de la Cordillère des Andes).
? FIGURE 7 (7a +7b). Un bourrelet sédimentaire : le
prisme d'accrétion dans Nathan p. 200-201.
En dessous du réflecteur S : croûte océanique.
Entre les réflecteurs S et ZD : sédiments solidaires de
la croûte océanique.
Au dessus de ZD : écailles chevauchantes (possibilité de
souligner les chevauchements), sédiments décollés de la
croûte océanique. 3 C. Généralement un prisme d'accrétion à la frontière des plaques
chevauchante et subduite . Au contact de la plaque chevauchante une partie des sédiments océaniques
portés par la plaque subduite subit un "rabotage" superficiel du fait de
la convergence. Ces sédiments s'accumulent en écailles chevauchantes en
éventail et constituent un prisme d'accrétion (= prisme sédimentaire). On
y observe un épaississement, des plis et des failles inverses, qui
indiquent un raccourcissement.
. Le prisme d'accrétion se développe, lorsque la plaque océanique qui
entre en subduction porte une couverture sédimentaire suffisamment
épaisse pour ne pas pouvoir être "avalée" en totalité.
? FIGURE 8. Les petites Antilles : une zone de subduction
dans Nathan p. 206-207.
. Quand le prisme d'accrétion est très développé (angle de subduction
très faible) la grande quantité de matériaux accumulée forme une
ride sédimentaire externe qui peut émerger localement (ex. île de
la Barbade) et constituer une sorte de barrage en arrière duquel
s'accumulent des sédiments non déformés (donc différents de ceux du
prisme) c'est un bassin sédimentaire d'avant arc (ex. bassin de
Tobago). Dans ce cas la fosse migre vers