Le magmatisme des zones de subduction

Connaissances Programme Terminales S  (mai 2011)

  Dans les zones de subduction, des volcans émettent des laves souvent visqueuses associées à des gaz et leurs éruptions sont fréquemment explosives.

  La déshydratation des matériaux de la croûte océanique subduite libère de l'eau qu'elle a emmagasinée au cours de son histoire, ce qui provoque la fusion partielle des péridotites du manteau sus-jacent.

  Si une fraction des magmas arrive en surface (volcanisme), la plus grande partie cristallise en profondeur et donne des roches à texture grenue de type granitoïde. Un magma, d'origine mantellique, aboutit ainsi à la création de nouveau matériau continental.

• Observer à différentes échelles, de l'échantillon macroscopique à la lame mince, les roches mises en place dans un cadre de subduction et comprendre les différences de structures et leur particularités minéralogiques (abondance en minéraux hydroxylés).
• Comparer les compositions minéralogiques d'un basalte et d'une andésite.
• Réaliser et exploiter les résultats de modélisations numériques de fusion partielle des roches.

Les objectifs

Il s'agit de caractérisier le magmatisme des zones de subduction. Pour cela, on peut, à partir des ressources fournies :

• identifier et décrire les roches mises en place (texture, minéralogie, teneur en silice)
• dégager quelques indices qui permettront, par la suite de comprendre la génèse des magmas à l'origine de ces roches.

Les ressources disponibles

• Echantillons de différentes roches magmatiques (andésite, rhyolite, dacite, granite, basaltes, gabbros...)
• Les lames minces correspondantes
• Une planche d'identification des minéraux (oeil nu et microscope polarisant)
• 4 fichiers kmz correspondant à 4 zones du globe :

          Japon                Caraïbes                Andes               Chaîne des Cascades

• Données sur la teneur en silice, la température et la viscosité des magmas :

Mise en oeuvre

Quatre zones du globe sont proposées à l'étude : la Chaîne des Cascades, le Pérou, le Japon et les Antilles (Guadeloupe). Plusieurs dispositifs peuvent être mis en place :

♦ Tous les élèves possèdent les mêmes ressources et travaillent sur toutes les zones.

♦ On peut répartir le travail sur différents groupes d'élèves, chaque groupe travaillant sur une zone précise.

Cela suppose alors un temps de mutualisation en fin de séquence. On peut alors utiliser des outils de collaboration (OTC) en ligne :

• Padlet : un "mur" qui va permettre de partager des captures d'images légendées, par exemple.
• Framapad : un éditeur de texte collaboratif qui permet de rédiger un compte-rendu à plusieurs mains.
• Framacalc : si on veut faire un tableau comparatif mutualisant les observations de chaque groupe.

♦ Dans tous les cas, on peut leur donner un tableau à remplir pour les guider dans leur recherche.

      Tutoriel  "Padlet"

               Tutoriel  "Framacalc"

               Tutoriel  "Framapad"

 • Ouvrir le fichier   (Andes, Japon, Caraïbes ou Chaîne des Cascades)

Le fichier s'installe dans lieux temporaires.

 • Dans "Données géographiques" ou "Calques" tout décocher sauf la rubrique "Légendes"

 • Dans Outils/options/Vue 3D, cocher Affichage du relief et choisir un facteur d'élévation adapté. (0.5 à 3)

 • Dans Outils/options/Général, cocher Afficher les résultats Web dans un navigateur externe.

 • Cliquer sur le petit triangle qui est devant "Données géographiques" et devant "Recherche", les 2 fenêtres se ferment laissant plus d'espace dans la fenêtre "lieux" qui est la zone de travail.

 Les données disponibles

Les 4 fichiers kmz présentent la même architecture :

♦ Des données mondiales : Les frontières de plaques, le volcanisme, la répartition des séismes.

♦ Des données régionales : Des cartes géologiques, des données de tomographie sismique, les isobathes de la plaque plongeante.

 Éviter de superposer trop données pour une meilleure lisibilité des informations.

- Les données mondiales -

Pour les 4 régions étudiées, on trouve :

Pensez à ne pas superposer trop de données pour qu'elles restent lisibles.

On attend de l'élève qu'il replace les 4 zones étudiées dans un contexte géodynamique global :

- Zones de convergence (citez le nom des plaques)

- Zone de volcanisme actif et de sismicité

- Les données régionales -

Pour tracer un profil topographique :

► cliquer sur le trait de coupe avec le bouton droit de la souris puis sur "Afficher le profil d'élévation" (ou profil de dénivelé)

► Afficher simultanément les lignes d'isoprofondeur de la plaque plongeante (SLAB) et les volcans.

→ Retrouver la fosse océanique, commune aux 4 zones zones.

→ Retrouver les caractéristiques de tomographie sismique, commune aux 4 zones zones.

→ Observer la position relative des volcans et la profondeur du toit de la plaque plongeante.

→ Déterminer la nature des roches présentes à l'affleurement

On attend de l'élève :

- qu'il confirme l'existence et les caractéristiques de zones de subduction par d'autres arguments :

    • présence d'une fosse océanique (tracé du profil topographique)

  • plongement d'un matériau froid en profondeur - présence de zones chaudes (chambres magmatiques) plus en surface, par les données de tomographie sismique

   • corrélation de la localisation des volcans à la verticale d'environ 100 à 150 km du toit de la plaque plongeante.

- qu'il identifie la nature des roches mises en place :

    - des roches magmatiques volcaniques : andésites, rhyolites, dacite ;

    - des roches magmatiques plutoniques de type granitoïde.

- qu'il précise alors les caractéristiques des magmas à l'aide de la ressource fournie (teneur en silice, température, viscosité)