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P1B TPTD4 : Diversité et origine des roches magmatiques des zones de subduction.

mercredi 18 novembre 2015 par Nico ANDRIEUX

Dans les zones de subduction, on observe de nombreuses anomalies positives du flux de chaleur liée à une production de magma qui remonte, se refroidit et cristallise, en atteignant ou non la surface. Cette anomalie correspond à une importante activité magmatique produisant des roches différentes à l’origine de l’accrétion continentale.
Les différences constatées entre les roches magmatiques, récoltées dans une même zone de subduction, peuvent s’expliquer par une origine magmatique différente et/ou par des conditions de refroidissement différentes.

Objectifs :

Questionnement :
On cherche à expliquer l’origine des andésites et diorites au niveau des chaines de montagnes.

Document ressources :

Roche principale du manteau : la péridotite

Les péridotites sont des roches du manteau, elle est composée de pyroxène et d’un minéral qui lui donne sa couleur verte : l’olivine.

Composition chimique :

  • Silice (SiO2) : 43 à 48 %
  • Alumine (Al2O3) : 3 à 3,9 %
  • Alcalins (Na2O, K2O) : 1,23 à 1,93 %
  • Calcium (CaO) : 2,3 à 3,7 %
  • Fer (FeO + Fe2O3) : 9,3 à 13 %
  • Magnésium (MgO) : 31 à 38 % La densité d est comprise entre 3,3 et 3,5, ce qui fait de la péridotite une roche très dense.

Composition minéralogique :

  • Olivine
  • Pyroxène
  • Grenat Cette roche fond progressivement dans le manteau, la composition des laves est fonction de sa fusion.

Conditions de fusion de la péridotite

Lors de la subduction, la plaque subduite provoque une modification de la position des isothermes, ils s’infléchissent et suivent la plaque plongeante.
Ainsi, une zone de subduction se caractérise par une anomalie thermique négative ; Les roches de la croûte océanique entrant en subduction vont donc subir successivement un métamorphisme basse température-moyenne pression, puis basse température-Haute pression.

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Le métagabbro à glaucophane (roche de la croute océanique) subit une augmentation de pression à l’origine d’un métamorphisme : les nouveaux minéraux qui apparaissent sont anhydres et libèrent donc de l’eau dans la péridotite de la plaque chevauchante.
La fusion partielle devient alors possible entre 80 et 180 km de profondeur, ce qui provoque la formation d’un magma qui, en remontant, est à l’origine du volcanisme caractéristique des zones de subduction.

Animation interactive : Diagramme P/T/t d’un gabbro en subduction

Documents élèves

Voici le document à compléter...

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Protocoles

Observation de l’andésite

L’andésite est une roche caractéristique des zones de subduction océanique, sous une croûte continentale (comme dans la cordillère des Andes) ou dans le cas d’une subduction croûte océanique/croûte océanique (comme dans les Antilles).
On peut observer de l’amphibole ( jaune, orangé ), ainsi que des plagioclases ( blanc et noir, bandes) et du verre (noir)

Observation macroscopique

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Observation microscopique

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Observation de la diorite

L’andésite est une roche caractéristique des zones de subduction continentale, c’est une roche grenue essentiellement composée de quartz, feldspaths et micas, sa composition est très proche de celle du granite.

Observation macroscopique

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Observation microscopique

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Expérimentation de fusion partielle avec de la vanilline

  1. Déposez une pointe de spatule de vanilline sur une lame.
  2. Recouvrez d’une lamelle, luter (placez du scotch autour de la lamelle) et déplacez la lame au-dessus d’une lampe à alcool. ATTENTION :Ne faites pas trop chauffer la vanilline entre très rapidement en fusion.
  3. Laissez refroidir la lame sur un glaçon quelques secondes (2 ou 3 secondes), puis déposez la lame sur votre main (4 secondes) puis reposez sur le glaçon.
  4. Observez la lame au microscope avec et sans lumière polarisée.
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BILAN :

La fusion des roches nécessite un écart par rapport aux conditions existant normalement dans les zones internes du globe. Cet écart peut être obtenu de 3 façons différentes : décompression, augmentation de la température ou abaissement du point de fusion par apport d’eau.

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Dans les zones de divergence, la fusion partielle du manteau supérieur est fortement corrélée aux modifications locales des gradients géothermiques.
L’ouverture des océans est associée à une exhumation et une décompression au niveau des dorsales. Cette décompression induit une fusion partielle du manteau supérieur et produit des magmas basaltiques.


titre documents joints

La cristalllisation de la vanilline - YouTube

10 décembre 2012
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