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

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

La lithosphère est animée de mouvements

La lithosphère est découpée en plaques rigides

La lithosphère est découpée en plaques rigides

CONVERGENCE ET SUBDUCTION Première partie : CONVERGENCE ET SUBDUCTION

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

Présence de reliefs particuliers : deux types de reliefs positifs

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

Evolution schématique de la subduction dans les Andes du Pérou

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

Déformations dans la plaque plongeante (plaque Nazca)

Plan de Bénioff

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

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

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

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

on parle de marge active. 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 ?

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

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.

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

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

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

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.

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

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

Solidus du gabbro

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

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...

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

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

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

riche en alcalins (Na2O,K2O), pauvre en silice Le magma d ’une composition initiale basique devient acide (granitique)... Magma initial : riche en alcalins (Na2O,K2O), pauvre en silice Les premiers solides sont concentrés en alcalins Le magma résiduel s ’enrichit en silice

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

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

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

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

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

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.

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

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

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

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

Bilan à retenir par cœur

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