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Les conditions de formation du magma en zone de subduction

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Objectifs
  • Caractériser les zones de subduction en surface et en profondeur.
  • Localiser la zone de fusion partielle de la péridotite à l’origine du magma.
  • Comprendre les conditions nécessaires à la formation du magma.
Points clés
  • Les zones de subduction sont caractérisées en surface par la présence d’un arc volcanique parallèle à la fosse.
  • À la verticale de cet arc, la lithosphère plongeante se trouve toujours à une profondeur comprise entre 50 et 150 km.
  • À cette profondeur, les conditions de pression et de température sont réunies pour permettre la fusion partielle d’une péridotite hydratée.
  • C’est la déshydratation des roches de la croûte océanique subduite qui rend possible l’hydratation de la péridotite du manteau sus-jacent, et donc sa fusion partielle.
Pour bien comprendre
  • La subduction.
  • La structure interne de la Terre.
1. Les caractéristiques du magmatisme de subduction

Les zones de subduction sont le siège de l’enfoncement d’une lithosphère océanique âgée, devenue plus froide et donc plus dense, sous une lithosphère chevauchante océanique ou continentale. Ces zones de subduction sont toujours associées à un volcanisme de type explosif qui prend la forme d’un arc.

Quelle que soit la zone de subduction, la position de cet arc volcanique répond à deux constantes :

  • L’arc volcanique est parallèle à la fosse océanique qui marque le début de la plongée de la lithosphère.
  • La lithosphère plongeante est toujours localisée à une profondeur comprise entre 50 et 150 km sous l’arc volcanique.

Ces constantes, caractéristiques des zones de subduction, sont liées aux modalités de formation du magma.

2. Les conditions de fusion du magma
Le géotherme correspond à la variation de la température en fonction de la profondeur à l’intérieur du globe terrestre.

On peut suivre le géotherme à la verticale de l’arc volcanique, témoin de la libération d’un magma en surface.

On constate que la température sous l’arc volcanique augmente avec la profondeur jusqu’à atteindre 800 à 1000 °C à une profondeur comprise entre 80 et 120 km.

Cette profondeur (qui conditionne la pression exercée sur les roches) et cette température sont compatibles avec la fusion partielle d’une péridotite (roche cristalline du manteau) hydratée.

Ainsi, le magma qui se forme en zone de subduction et qui alimente les arcs volcaniques est d’origine mantellique et se forme toujours dans les mêmes conditions de pression et température. Cette fusion est rendue possible par l’hydratation des roches du manteau, qui est la conséquence du métamorphisme de subduction de métagabbros subduits. En effet, la subduction d’une croûte océanique sous un manteau permet la formation du faciès éclogite de ses métagabbros et la libération de l’eau infiltrée durant son expansion océanique.

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