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LA CONVERGENCE LITHOSPHERIQUE ET SES EFFETS « Je déteste la montagne car elle cache le paysage… » Allais A.

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1 LA CONVERGENCE LITHOSPHERIQUE ET SES EFFETS « Je déteste la montagne car elle cache le paysage… » Allais A.

2 Manteau supérieur Croûte (granite, basalte) ASTHENOSPHERE MESOSPHERE STRUCTURE DU GLOBE Manteau (péridotite) Noyau externe (fer liquide) Noyau interne (fer solide) LITHOSPHERE 1200°C

3 La lithosphère est animée de mouvements

4 La lithosphère est découpée en plaques rigides

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6 Première partie : CONVERGENCE ET SUBDUCTION

7 Une fosse longue de 6.000 km est parallèle à chaîne de montagne : Cordillère des Andes Cordillère des Andes Fosse

8 Présence de reliefs particuliers : deux types de reliefs positifs

9 Un relief négatif majeure : LA FOSSE (plusieurs milliers de mètres de profondeurs)

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11 5 M.a. 25 M.a. 95 M.a. Evolution schématique de la subduction dans les Andes du Pérou

12 Observation 2 : profil sismologique dans le prisme Les déformations dans la plaque chevauchante (américaine) Observation 1 : plis gigantesques Modèle analogique : Plis et FI

13 Déformations dans la plaque plongeante (plaque Nazca)

14 Plan de Bénioff

15 Répartition particulière du flux de chaleur Flux thermique moyen CALCULS COMPLIQUES...

16

17 L ’anomalie thermique négative est compatible avec l ’enfoncement d ’une plaque océanique froide...

18 L ’anomalie thermique positive est compatible avec l ’activité magmatique observée en surface et en profondeur. Volcanisme acide donc explosif...

19 En surface, le refroidissement est rapide : la texture est microlithique En profondeur le refroidissement est lent : la texture est grenue

20 Bilan : la marge péruvo- chilienne est marquée par une forte activité magmatique et tectonique, on parle de marge active. Deux nouveaux problèmes se posent : - Quels sont les mécanismes à l ’origine de la subduction ? -Pourquoi observe-t-on un fort magmatisme dans la plaque chevauchante ?

21 Inventaire des zones de subduction Océan / Océan Océan / Continent Deux constats : - les plaques plongeantes sont toujours océaniques. - le plan de Bénioff est plus incliné dans le cas océan / océan que océan / continent... O O O O O O O O O C C O

22 Conclusion : la plaque plonge sous l ’effet de son poids... A ce niveau la lithosphère est plus lourde que l ’asthénosphère : elle est prête à plonger.

23 Asthénosphère 3,25 Lithosphère 3,00 Sédiments 1,25 SUBDUCTION OCEAN / OCEAN

24 Asthénosphère 3,25 Lithosphère océanique 3,00 Lithosphère continentale 2,90 SUBDUCTION OCEAN / CONTINENT

25 Le moteur de la subduction est toujours la densité de la plaque plongeante, toutefois les spécialistes distinguent deux grands types de subduction :

26 Les conséquences de la subduction : métamorphisme et magmatisme  le métamorphisme : transformation d ’une roche à l ’état solide du fait d ’une modification de P et T. Il se caractérise par la formation de nouveaux minéraux.  le magmatisme : formation d ’un bain silicaté fondu (liquide), puis cristallisation rapide ou lente du magma.

27 Première étape : un métamorphisme HP et BT a lieu dans la plaque plongeante La roche initiale est un gabbro : Olivine + pyroxène + feldspath

28 DE LA DORSALE A LA FOSSE Plagioclase + pyroxène + eau  amphibole (hornblende) Plagioclase + hornblende + eau  chlorite + actinote Le gabbro subit une forte hydratation entre sa formation et son entrée dans la fosse

29 Solidus du gabbro

30 DE LA FOSSE AU MANTEAU - Plagioclase + chlorite  amphibole (glaucophane) + eau - Glaucophane + plagioclase  grenat + eau - Glaucophane + grenat  Chlorite + eau Le métagabbro au cours de son enfoncement se transforme et perd son eau

31 BILAN Le gabbro tout en conservant sa composition chimique initiale (à l ’eau près) a subit au cours de son métamorphisme une forte hydratation en surface puis une déshydratation en profondeur : au cours de son enfoncement il libère de l ’eau sous la plaque chevauchante...

32 Deuxième étape : le magmatisme a lieu dans la plaque plongeante Solidus sec Géotherme moyen

33 1 Enfoncement de la plaque océanique plongeante 2 Déshydratation de la croûte océanique 3 Fusion partielle et hydratée du manteau continental 4 Cristallisation en profondeur ou en surface du magma

34 Remarque : la fusion de la plaque plongeante se produit parfois ou se produisait autrefois...

35 Magma initial : riche en alcalins (Na 2 O,K 2 O), pauvre en silice Le magma résiduel s ’enrichit en silice Les premiers solides sont concentrés en alcalins Le magma d ’une composition initiale basique devient acide (granitique)...

36 Deuxième partie : CONVERGENCE ET COLLISION Une croûte continentale ne cède pas...

37 Géométrie finie d ’une zone de collision : LES ALPES FRANCO-ITALIENNES

38 La Méditerranée est la zone d ’affrontement de deux plaques. Les Alpes en font partie...

39 CPF MCE : ancienne marge passive non métamorphique Schistes lustrés (ancien océan), MCI métamorphique

40 La structure en coupe est connue grâce aux données de la géophysique SISMIQUE REFLEXION SISMIQUE REFRACTION

41 Interprétation - La croûte est épaisse d ’environ 60 km = racine crustale. - Le MOHO est dédoublé : empilement de deux croûte continentale. - Une zone de forte densité (3,00) = lithosphère océanique.

42 Prisme d ’accrétion continentale Prisme d ’accrétion lithosphérique Prisme d ’accrétion sédimentaire (couverture)

43 L ’évolution thermodynamique des roches alpines à l ’Est du CPF 1. Évolution des roches de l ’ancien océan alpin (ophiolites)

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45 On peut ainsi retrouver l ’évolution thermodynamique des gabbros de l ’océan alpin...

46 P T Domaine du glaucophane, SB Domaine de l ’actinote, E Domaine de la chlorite, SV TRAJET PTt Subduction Accrétion 2. Évolution d ’une roche de la croûte continentale... Obduction

47 Bilan à retenir par cœur

48 Un petit bilan entre nous... L ’érosion n ’est en rien responsable de l ’effondrement d ’une chaîne de montagne...


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