LE TRAJET DES ROCHES DE LA CROUTE OCEANIQUE ROCHES PRODUITES DANS LES ZONES DE SUBDUCTION TRANSFORMATION DES GABBROS AU COURS DE LEUR TRAJET DE LA DORSALE A LA ZONE DE SUBDUCTION TRANSFORMATION DES GABBROS AU COURS DE LA SUBDUCTION DE LA LITHOSPHERE OCEANIQUE

Roches produites dans les zones de subduction Andésite et Rhyolite possède une texture caractérisée par la présence de gros et de petits cristaux (microlites) noyés dans un verre non cristallisé (texture microlitique), cette texture atteste l’origine volcanique des 2 roches; Ces 2 roches ont une composition minéralogique différente: Feldspath plagioclase et pyroxène pour l ‘Andésite, Feldspath plagioclase, quartz et biotite pour la Rhyolite.

Roches produites dans les zones de subduction La granodiorite est une roche entièrement cristallisée (texture grenue), ce qui confirme son origine plutonique (refroidissement lent d’un magma ayant cristallisé en profondeur); En revanche sa composition minéralogique se rapproche de celles de l’Andésite et de la Rhyolite, ce qui suggère que ces roches se forment à partir d’un même type de magma.

Transformations des gabbros au cours de leur trajet de la dorsale à la zone de subduction Le document 17 montre que, lors de l’expansion, les roches de la croûte océanique (basalte et gabbros) subissent un refroidissement facilité par la circulation de l’eau de mer dans les fractures (hydrothermalisme) dans des conditions de pression faible, la profondeur étant peu importante.

Lame mince d’un gabbro (G1) prélevé au niveau d’une dorsale (Pl: Plagioclase; Py: Pyroxène) Le gabbro au stade G1 correspond à une roche grenue venant de cristalliser soumise à une pression faible (faible profondeur et située dans un intervalle de température 600°C<T°C< 800°C Cette roche montre de gros cristaux de plagioclases reconnaissables à leurs macles répétées ainsi que des cristaux de pyroxènes de couleur jaune orangée

Lame mince d’un métagabbro (stade G2) d’une lithosphère non subduite Au stade G2, le métagabbro situé dans un intervalle de température 400°C<T°C< 700°C présente une transformation minérale: Une auréole d’un nouveau minéral appelé amphibole (Hornblende dans ce cas) apparaît autour des pyroxènes 1. Plagioclase; 2. Pyroxène (Augite); 3. Hornblende

Origine de l’auréole de métamorphisme liée à l’hydratation du gabbro G2 Les minéraux du gabbro G1 stables au-dessus de 700°C deviennent instables lorsque la roche se refroidit et ceci en présence d’eau. A l’état solide, la roche se transforme (se métamorphise), ses minéraux déstabilisés libèrent des éléments chimiques à partir de leur périphérie. Les éléments chimiques à l’interface entre 2 minéraux réagissent alors pour former un nouveau minéral plus stable dans les nouvelles conditions de P et T. On parle ici de métamorphisme de Basse Pression et de Basse Température: Plagioclase + pyroxène + eau  amphibole (hornblende)

Transformations des gabbros au cours de la subduction de la lithosphère océanique Les plagioclases incomplètement transformés ainsi que la Hornblende nouvellement formée du métagabbro G2 peuvent à leur tour être transformés en nouveaux minéraux hydratés, chlorite et actinote en présence d’eau et lors du refroidissement aboutissant au métagabbro du stade G3. La réaction est: Plagioclase + hornblende + eau  chlorite + actinote

Métagabbro G3 (faciès schistes verts) Le métagabbro est en boudin dans un métabasalte. Les 2 roches sont équilibrées dans les conditions du faciès Schistes Verts, lorsque le refroidissement de la Croûte Océanique se poursuit (point 3 sur le trajet). La couleur verte domine dans le métabasalte. Les pyroxènes magmatiques bruns du métagabbro sont remplacés par une amphibole vert pâle (Actinote)

Métagabbro au stade G4 : début de la subduction La présence de plagioclase (1) et Pyroxène (Augite) (2) indique qu’il s’agit bien d’un ancien gabbro; La présence d’Actinote (5) indique que cet ancien gabbro est passé dans la zone de formation et de stabilité de ce minéral (stade G3). La présence d’une auréole de glaucophane (4) entre le Pl et le Py indique qu’une réaction chimique s’est déroulée à l’interface des 2 minéraux devenus instables pour donner un nouveau minéral stable dans les nouvelles conditions de P et T (Zone B) Le métagabbro au stade G4 a donc été soumis à des températures comprises entre 200°C< T°C< 450°C et à des profondeurs oscillants entre 15 à 30 km;

Diagramme P-T montrant les domaines de quelques associations de minéraux caractéristiques B C D

Plagioclase + chlorite  glaucophane + eau Métagabbro au stade G5 d’une lithosphère en cours de subduction (Faciès schistes bleus) La lame mince montre un métagabbro au stade G5 présentant une nouvelle association minérale qui conserve du Glaucophane (4) mais qui présente de nouveaux minéraux qui eux sont anhydres, le Grenat (6) et un nouveau pyroxène (la jadéite, (7)) ainsi que du Quartz (8). Cette nouvelle association minéralogique indique qu’un métagabbro est passé du domaine B (G4) au domaine D en passant éventuellement par le domaine C. le métagabbro au stade G5 a donc été soumis à des températures comprises entre 250°<T°C<500°C, à des profondeurs > 35 km Lors de la subduction, les minéraux hydratés des associations minérales précédentes sont transformés en minéraux anhydre ce qui libère de l’eau. On parle de métamorphisme BT/HP: Plagioclase + chlorite  glaucophane + eau

CONCLUSION Un gabbro cristallisant à la ride entre 2 et 6 km de profondeur, se refroidit lentement en s'éloignant de celle-ci (G1). La lithosphère océanique en extension peut être localement déformée ductilement (=qui se déforme sans rupture) lorsqu'elle est encore très chaude. D'autre part, les circulations de vapeur d'eau sont abondantes, comme en témoignent les fumeurs noirs. En conséquence, toutes les conditions sont remplies pour que ces roches recristallisent et soient métamorphisées. Au point 2, le métagabbro montre le passage, au cours du refroidissement, dans le faciès amphibolite, puis au point 3, dans le faciès Schistes Verts : la roche, à l’intérieur de la plaque refroidie, est équilibrée dans les conditions du géotherme moyen.      Si, ultérieurement, le (méta)gabbro est entraîné dans une zone de subduction , il montrera une minéralogie typique du faciès Schistes Bleus (G4), puis du faciès Éclogite (G 5). Lorsque la lithosphère océanique est subductée en totalité , la croûte des marges continentales peut entrer en collision. L’éclogite peut être incorporée dans cette collision.     

SYNTHESE Métamorphisme par hydratation Des roches de la croûte océanique Fusion partielle de La péridotite favorisée Par la présence d’eau Refroidissement, épaississement De la croûte lithosphère océanique Métamorphisme des roches De la croûte au cours de La subduction