Activité magmatique et production de nouveaux matériaux continentaux
Introduction :
Les zones de subduction sont des zones de convergence où une plaque lithosphérique plonge dans l’asthénosphère. La subduction peut être à l’origine de la formation d’une chaîne de montagnes suite à la fermeture d’un océan.
Les zones de subduction sont caractérisées par une activité magmatique très forte. Le volcanisme très violent y est caractéristique avec des coulées pyroclastiques et des explosions fortes accompagnées de nuées ardentes. Il y a aussi formation d’un dôme qui est détruit lors de l’explosion.
La violence des explosions provient de la nature du magma. En effet, le magma est très visqueux car riche en silice. La viscosité du magma entraine une accumulation des gaz. Lorsque les gaz sont trop importants, il y a explosion.
Le manteau plongeant entraîne une baisse de la température en profondeur. Avec cette baisse de température les péridotites du manteau ne peuvent pas entrer en fusion si elles sont sèches. Par contre, des études ont montré que des péridotites hydratées peuvent entrer en fusion dans un contexte de subduction.
Nous verrons dans ce cours comment le manteau s’hydrate dans une zone de subduction, puis nous nous intéresserons à la production de roches plutoniques. Enfin, nous verrons quels sont les processus de fabrication de la croûte continentale.
L’hydratation du manteau dans les zones de subduction
L’hydratation du manteau dans les zones de subduction
La croûte océanique est très hydratée car il y a circulation de l’eau via de nombreuses failles. L’eau de la mer circule en permanence au cœur de la croûte océanique ce qui entraîne des modifications métamorphiques.
À retenir
Suite à ces modifications du milieu, les basaltes et les gabbros qui sont présents dans la croûte océanique lors de sa formation se transforment en schistes verts qui sont très riches en eau.
Une plaque océanique qui subit une subduction est donc composée de minéraux très hydratés.
Schéma de la subduction
Lorsque la croûte océanique entre en subduction et plonge dans l’asthénosphère, elle va être soumise à des conditions de température et de pression différentes.
Les roches de la croûte océanique vont subir un métamorphisme et se déshydrater. Les schistes verts très hydratés deviennent des minéraux caractéristiques, comme le glaucophane qui va devenir de la jadéite plus pauvre en eau.
À retenir
L’eau libérée lors du processus de subduction va aller hydrater les roches du manteau au-dessus, ce qui va provoquer l’entrée en fusion des péridotites.
La production de roches plutoniques dans les zones de subduction
La production de roches plutoniques dans les zones de subduction
Une roche est composée de plusieurs minéraux différents. Il est difficile d’avoir une fusion complète d’une roche, car chaque minéral a une température de fusion propre.
À retenir
Lors de la fusion d’une roche, le liquide obtenu n’a donc pas la même composition que la roche de départ car certains minéraux auront fondu et d’autres non.
Ce phénomène s’applique aussi à la cristallisation du magma lorsqu’il se refroidit. Lors de la remontée magmatique, le magma va séjourner plus ou moins longtemps dans différentes chambres magmatiques où il commence à cristalliser. Les premiers minéraux qui se forment lors de la cristallisation sont des minéraux ferromagnésiens.
Le liquide magmatique va donc au fur et à mesure de sa cristallisation s’appauvrir en fer et en magnésium. À mesure de cet appauvrissement, le liquide magmatique se concentre en silice et en aluminium.
- On peut donc dire que plus un magma est riche en silice, plus il s’est cristallisé.
La cristallisation du magma entraîne la formation de roches en profondeur, c’est-à-dire au sein de la croûte continentale. Ces roches formées sont des roches plutoniques issues d’un long refroidissement du magma. Les roches plutoniques ont une structure grenue c’est-à-dire que les cristaux sont visibles à l’œil nu.
Exemple
Par exemple, on retrouve ces roches dans la chaîne de la Sierra Nevada aux États-Unis.
Définition
Roches granitoïdes :
Ensemble de roches grenues à composition chimique et minéralogique globalement granitique.
La fabrication de la croûte continentale
La fabrication de la croûte continentale
Le magma produit en zone de subduction, est le principal fabricant de croûte continentale. On parle d’accrétion continentale.
Des études ont montré que la croûte continentale formée à l’Archéen, c’est-à-dire entre -4 et -2,5 milliards d’années, n’a pas la même composition que celle formée entre 2,5 milliards d’années et aujourd’hui.
La croûte continentale plus ancienne n’a pas la composition de type granitoïde de la croûte continentale actuelle. Cela veut dire que le magma à l’origine de l’ancienne croûte continentale ne provient pas de la fusion des mêmes roches qu’aujourd’hui.
Dans la période de l’Archéen, la Terre était beaucoup plus chaude. La plaque océanique en subduction était donc plus chaude et atteignait sa température de fusion avant que les roches ne se déshydratent. Le magma provenait donc de la fusion des roches de la croûte océanique.
Les zones de subduction actuelles se situent principalement dans le Pacifique. Elles représentent 45 000 km de distance totale.
Carte des zones de subduction
- Bien qu’il y ait formation en continu de nouveaux matériaux continentaux, la croissance des continents est nulle car compensée par l’érosion et la subduction de la croûte continentale.
Conclusion :
La croûte océanique est composée de minéraux hydratés. Lorsqu’elle plonge dans l’asthénosphère, la différence de pression et de température entraîne une modification métamorphique des roches qui la composent. Ces roches vont alors se déshydrater. L’eau ainsi rejetée permet d’hydrater les péridotites du manteau supérieur qui peuvent alors entrer en fusion.
Le magma formé va remonter à différentes vitesses et séjourner dans des chambres magmatiques. Des roches plutoniques à structure grenue vont ainsi être créées par cristallisation du magma. C’est la création de nouveaux matériaux continentaux.
Bien que les zones de subduction actuelles représentent 45 000 km, la taille des continents reste stable car la production de nouveaux matériaux est compensée par l’érosion de la croûte continentale.