Transformations minéralogiques des roches de la croute océanique, de leur création à leur subduction.
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- Quiz et exercices
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Comprendre comment les transformations minéralogiques de la croûte océanique entretiennent la subduction.
- Depuis leur formation jusqu'à leur subduction, les roches de la lithosphère océanique et plus particulièrement les roches de la croûte océanique vont subir des transformations minéralogiques qui ont pour conséquence d'augmenter la densité de ces roches et donc de la lithosphère océanique.
- Cette augmentation de densité est le moteur de la subduction.
Il existe une expansion océanique et pourtant le diamètre de la Terre est constant. On ne trouve pas de marges passives en tout point du globe. Il est donc évident que la lithosphère océanique doit disparaître dans les profondeurs du globe. Cette disparition se fait par le phénomène de subduction et compense la création qui se fait par accrétion au niveau des dorsales.
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 entre la
lithosphère océanique et le manteau
asthénosphérique sur lequel elle
repose.
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 et 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
directement liée à 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. C’est pour cela que
l’âge de la croûte océanique
n’excède pas 200 Ma.
La lithosphère océanique constitue
l'ensemble de la croûte océanique avec la
partie supérieure du manteau. Ces 2
unités sont séparées par la
discontinuité de MOHO. Cette lithosphère
océanique présente une épaisseur
moyenne de 7 à 10 km.
D'un point de vue pétrologique (les roches), la
croûte océanique est recouverte par une
fine couche de sédiments marins puis on trouve
des basaltes en coussin (pillow-lavas) ; enfin, plus en
profondeur, on trouve des gabbros.
Le tout repose sur le manteau lithosphérique
constitué de péridotites.
| Structure | Composition minéralogique | Vitesse de refroidissement |
|
Microlithique À l'œil nu, existence de gros cristaux visibles (phénocristaux) dans une pâte non cristallisée (structure hémicristalline). Au microscope, de grands cristaux et petits cristaux sont visibles dans une pâte non cristallisée apparaissant avec des teintes très vives en lumière polarisée analysée (structure microlithique) |
Basalte
(contenant des phénocristaux d'olivines)
|
Refroidissement rapide
Roche volcanique d'origine superficielle
|
|
Grenue Cristaux visibles à l'œil nu. L'ensemble de la roche est entièrement cristallisé. |
Gabbro |
Refroidissement lent
Roche plutonique d'origine profonde
|
Ces minéraux vont subir des transformations tout
au long du déplacement des roches depuis leur
naissance au niveau de la dorsale jusqu'à leur
entrée en subduction. Ce sont les modifications
des conditions de pression et de température qui
sont à l'origine de ces transformations
minéralogiques suivant le diagramme suivant :
Il en découle une augmentation de la
densité des roches (moteur de la
subduction).
| Roche |
Composition minéralogique |
Densité |
| Métagabbro 1 |
plagioclase
pyroxène relique
chlorite
actinote |
2,9 |
| Métagabbro 2 |
plagioclase pyroxène relique glaucophane |
3,1 |
| Métagabbro 3 |
grenat jadéite glaucophane quartz |
3,5 |
La croûte océanique depuis sa
création jusqu'à son arrivée dans
la zone de subduction va incorporer de l'eau issue
de l'océan. Ceci est lié à
l'apparition de fissures dans cette croûte qui
permettent l'infiltration de l'eau.
Au niveau des roches, cela se traduit par la
transformation de certains minéraux.
Cette transformation est liée à l'eau
mais aussi à la diminution de la
température et à l'éloignement de
la dorsale.
Ainsi, les roches des plaques subductées
subissent un ensemble de transformations à
l'état solide : on parle de «
métamorphisme ».
Le métamorphisme est différent selon les
conditions de pressions et de températures
auxquelles il se produit, on parle de «
faciès métamorphiques ».
Dans un premier temps, il se produit un apport d'eau et
une diminution de la température (liée
à l'éloignement de la dorsale).
Au niveau minéralogique (voir sur le document
bilan), on a :
(1) plagioclases + pyroxènes + eau = hornblende
(amphibole)
(2) plagioclases + hornblende + eau = actinote +
chlorite
Le faciès métamorphique traduit un
refroidissement et une hydratation, c’est le
faciès schiste vert (métagabbro 1 du doc.
5), on parle de « métamorphisme
hydrothermal ».
La plaque subductée va s'enfoncer, en ne
récupérant que peu de chaleur, elle va
traverser de nouveaux faciès
métamorphiques.
L'enfouissement des roches (augmentation de la
profondeur) se traduit par une déshydratation de
la croûte, eau évacuée vers le
manteau qui sera alors hydraté et ainsi
susceptible d'entrer en fusion partielle (à
l'origine du magma). Les minéraux se
déshydratent et se compactent pour devenir
encore plus denses.
Au niveau minéralogique on a :
(3) et (4) plagioclase + chlorite + actinote =
glaucophane + eau
Les roches traversent ainsi le faciès schiste
bleu (métagabbro 2 du doc. 5).
(5) glaucophane + plagioclases = grenat +
jadéite + eau
Les roches traversent le faciès éclogite
(métagabbro 3 du doc. 5).
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