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La subduction

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Objectifs

Connaitre les deux types de subduction.
Connaitre les marqueurs de subduction.
Comprendre le phénomène de subduction.

Points clés

Les zones de subduction ont une activité sismique et volcanique intense, elles sont qualifiées de marges actives.
Les séismes délimitent les frontières de plaque et permettent de visualiser la subduction suivant le plan de Wadati-Bénioff.
Le volcanisme caractéristique de subduction est explosif.
Les zones de subduction sont marquées par de forts reliefs : positif (chaines de montagnes volcaniques au niveau des océans) et négatif (fosses océaniques).
Deux types de subduction : océan/continent (type andin, avec formation d'une chaine de montagne) et océan/océan (type Philippines/Antilles avec arc insulaire et bassin arrière-arc).
En s'éloignant de la dorsale, la plaque vieillit, elle refroidit et sa densité augmente. Lorsque son poids devient trop important, elle plonge.

1. Les marqueurs de la subduction

a. Les manifestations géologiques

L’activité sismique et volcanique des zones de subduction est intense, on les qualifie pour cela de marge active (dont la ceinture de feu du Pacifique). Les séismes délimitent les frontières de plaque.
Le volcanisme caractéristique de subduction est explosif (exemples : St Helens, Mont Pinatubo).
La répartition particulière des séismes permet de visualiser la subduction suivant le plan de Wadati-Bénioff. Les foyers maximums des séismes sont de 700 km, ce qui se traduit par la fin de la plaque de subduction. Au-delà, la plaque est recyclée au niveau du manteau.

Doc. 1 : Profil sismique d’une zone de subduction (d’après le logiciel SISMOLOGUE)

Le flux de chaleur d’origine interne, relativement constant à la surface du globe, présente au niveau des marges actives une double anomalie :

Anomalie positive : liée au volcanisme.
Anomalie négative : liée au fait que la plaque qui s’enfonce est plus froide, et qu’elle ne se réchauffe pas car la plongée est trop rapide.

Doc. 2 : Les isothermes dans une zone de subduction (source : CNRS.fr)

b. Topographie et figure tectonique

Les zones de subductions sont marquées par de forts reliefs :

positif : ce sont des chaines de montagnes volcaniques au niveau du continent (cordillère des Andes) ou des arcs volcaniques insulaires (Japon) ;
négatif : ce sont des fosses océaniques, elles atteignent une grande profondeur (– 11 000 mètres : fosse des Mariannes dans la partie nord-ouest de l’océan Pacifique près de l’île de Guam)

D’autres structures tectoniques sont observables au niveau de ces régions :

l’existence d’un prisme d’accrétion (la Barbade). Il s’agit d’un ensemble sédimentaire provenant de la couverture sédimentaire de la croûte océanique qui est subductée ;
des plis et des failles inverses ;
la possibilité d’un bassin arrière-arc, en arrière de la zone de subduction qui traduit en fait un mouvement d’extension (mer du Japon).

c. Les différents types de subduction

On distingue deux types de subduction :

océan/continent : type andin avec formation d’une chaine de montagne ;
océan/océan : type Philippines/Antilles avec arc insulaire et bassin arrière-arc (fosse plus marquée).

Doc. 3 : Les différents types de subduction

2. Le moteur de la subduction

La subduction constitue l’un des principaux moteurs de la tectonique des plaques. Le moteur de cette subduction est lié à la différence de densité.

Une plaque va être subductée lorsque son poids est trop important. La densité d’une plaque océanique n’est pas constante, la densité dépend directement de la température de la plaque.
La température d’une plaque océanique n’a de cesse de diminuer en s'éloignant de son point de naissance : la dorsale. Plus la plaque s’éloigne de la dorsale, plus elle est froide donc plus elle est dense. Lorsqu’elle atteint une densité critique, supérieure à celle de l’asthénosphère, la plaque plonge.

L’augmentation de la densité est concomitante de l’âge de la plaque. En effet plus une plaque est ancienne, plus elle s’est éloignée de la dorsale. Généralement lorsque la plaque est âgée de 50 Ma, sa densité est telle qu’elle plonge.