Chapitre III magmatisme de zone de convergence PDF

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Chaoitre III : magmatisme des zones de convergence I° DEVENIR DE LA LITHO OC Si dysmétrie de la dorsal on a des marges active dnc des subductions (recyclage de la co dans le manteau ) donc les âges de par et d’autre ne sont pas les mêmes qd on a contacte avec le japon et l’Amérique du sud on voit des âges diff au niv de la cordillère des Andes (cte ouest américaine) subduction de lith oc jeune et de l’autre coter de la symétrie Age plus ancien

Sur la carte on voit les marges passive et les marges active en comparant les atlantique et pacifique On voit que sur l’atlantique on a une symétrie parfaite de part et d’autre de la dorsal du nord au sud lrsq on se rapproche des continents on a le même Age de a lith oc . Sur n’importe quelle section sur tout le long au contraire la DP dissymétrie Les marges passif plaque nord américaine en passant par medio atlantique jusqu’à l’Afrique on a un relierf marqué pente puis remonter vers le talus (plaque nord-américaine) puis au niv de la plaque abyssal on a qlq relief sous-marin ( volcanisme ) Les marges actives implique sub de la lito oc sous oc la subduction engendre production liquide magmatique par fusion partiel qui donne l’origine a des arc volcanique dans la plaque subducante le passag de la paque subducté(plaque recyclé dans le manteau) sous la subductante donne entre les 2 un reliefs marin négatif présence de fosse importante(11000m) absence du talus continental(zone en pente qui fait la liaison entre plateau cont et pleine abyssal) La différente zone de sub se concentre au niv de toute la côte ouest américaine puis prolongement Russie japon Indonésie ? Ce qui se passe au niv d’une subduction ? Litho oc avec dorsal oc vont être altéré a mesure de leur vieillissement et affecter par le métamorphisme des schistes vers. Et qd litho oc va subir la subduction les roche qui la compose se transforme sous effet de la pression et T ln va passer donc d’un facies schiste vert puis facies amphibolique puis éclogite. Ce métamorphisme est a l’origine de la libération d’eau ca ds la lith oc on a au départ des minéraux hydraté plus la T augm on va voir des reation metamorphique qui sera a l’origine de déshydratation de la lit oc cette eau va remonté a la surface dans le manteau lith Les

minéraux hydraté crée un ajout d’eau ce qui fait chuté la T du solidus on passe d’une péridotite anhydre (hydraté ) ce qui permet la fusion partiel de la péridotite Le manteau est métasomatisé (= métamorphisme de roches grâce a l’apport d’élément chimique des fluides) par les fluides. ce manteau subi donc la fusion partiel est vu que ce Liquide moins dense que la roche va remonter a la surface a la limite de la croute et du manteau on a des liquide freiner on sv une chambre magmatique a la imite entre le manteau et la base de la croute. Cette lentille de magma basal va réchauffer la croute continental qui peut aussi fondre de façon partiel on aura un mélange des magmas mantélique et des magmas croutes terrestre on va avoir des comp chmique intermédiaire entre les deux . différence avec les dorsale ou on a que le manteau qui fond Avec croute continentale qui est plus épaisse que oc le magma produit ds le manteau aura une grande épaisseur de croute a traverser dnc bcp plus de temps et en plus la densité des roches de la croute c, plus faible que oc donc 2 facteur qui limite la vitesse de remnté.on a alors une evolution des liquide par cristallisation fractionné Le magmatisme des lith On aura dans les zones de subduction tt type de roche plutonique ou volcanique du basique à acide (du au mélange de magma et au processus de différenciation fractionné) Le magmatisme de dorsal peu d’évolution des liquide que des roche basique (basalte gabbro) 2- MAGMATISME AU NIV DES ZONES DE SUBD -

Quelles sont les roches magmatique au niv des zones subduction ? Gabbro (volc), basalte(plut), andésite (volc), diorite (plut), rhyolite (volc), granite (plut) Quels sont les minéraux de c roches ?

Quartz , plagioclase , amphibole (roche de compo int) -

Quel élément permet la stabilisation des minéraux ?

L’eau a l’intérieur -

Quel processus magmatique permet d’expliquer la présence de minéraux zoné ?

Ex plagioclase (zonation) La cristallisation fractionnée (refroidissement lent)

Les analyses géochimique son intéressante au niv de leur teneur en silice différente. Cela s’explique car qd augmentation de la fusion partielle la teneur en silice diminue (élément incompatible)

Diagramme d’élément traces spider diagramme

Interprétation du morb (basalte ) : Description abscisse élément incompatible du plus a moins incompatible,incompatibilité décroissante et en ordonner des concentration d’élément puis on les divisé avec l’élément primitif vu que volcanique refroidissent de la phase liquide de la roche mère(lherzolite Observation — Lherzolite Roche mère de morb Spectre morb appauvri en element les plus incompatible et plus dans la roche mer. Teneur au élément incompatible plus faible donc spectre en dessous de morb écart qui augmente en élément incompatible et écart plus faible pour les elemnt compatible (element incompatible plus riche dns la phase liquide que solide) Interprétation des spectres calco-alcalin les 2 autre spectres roche magmatique phase liquide issu de la fusion partiel on a enrichie des éléments incop et moins en éléments compatible — Roche mère Roche association au liquide, incompatible affinité avec liquide, un liquide plus enrichie en inco que la roche mère donc le spectre de la roche mère toujours en dessous de la courbe car teneur inférieur en éléments incom. Pareil pour le basalte téholitique le manteau asthénosphérique qui fond, manteau qui donne la croute oc .écart toujours plus marque pour les éléments icomp que les éléments non incomp La différence de concentration plus marqué pour les elemnt incomp Qd on compare les roche theolitique par rapport au calco alcalin On a des signatures pour les roche mère qui sont totalement diff on en déduit que ce sont des roches diff, donc des manteaux diff qui vont fondre.

Au niv theolitique contexte de divergence en les litho medio oc le manteau qui fond est asthenospherique qui va remonter par convection mantelique et va rentrer en fusion partiel grace a une pression adiabatique des dorsales ce qui va nous donner notre croute oc avec des gabbro en profondeur et des basalt de type morb en surface On obsv que la roche mère lherzolite du manteau asthenospherique est appauvrie en élement les plus incompatible (teneur plus faible des element les plus incom) implique qu’elle a fondu plusieurs fois on parle d’un manteau appauvrie (qui a déjà subit la fusion partiel) Le manteau primitif formation après le noyau subit des fusion partiel pour former des cc Quand a la RM de calco alcalin éléments spectre moins appauvrie en elem les plus incomp qd spectre plat concentration similaire au manteau primitif. soit léger appauvrissement ou légèrement enrichie par rapport au manteau primitif Lors d’une subduction co sous creation de reactions metamorphique qui vont libere de l’eau dans le manteau ce transpoort d’eau de la litho oc qui subducte vers le mateau va etre le vecteur de transfert d’element chimique =contamination Le manteau qui fond est soit lherzolitique ou asbugite= des manteaux hétérogènes manteau on aura fusion partielle de la croûte continentale, source mantélique heterogene contaminer par les fluide possible melange entre magma mantéliques et magma costaux le manteaux asthénosphérique lherzolitique appauvrie et asburgite residue de fusion donc spectre très appauvrie la CC spectre fortement enr en element incompatible car issue de liquide basique tres differencier a chaque etape du magma enrichissement en elements les plus incomp la diff des spectre entre deux roche mere calco alcin au depart une source appauvrie on la enriche par des contamination avec la croute Sur spectre rupture de pente 2 un pour Niobium et strontium « anomalie » négative ( car moindre que les autres éléments chimique )en niobium car elemtn immobile avec des vecteur liquide (magmatique ) comme les fluides (eau …) les fluides principale est l’eau au niv des subductions donc vecteur d’élément chimique du manteau a la surface (somatisme) sauf niobium qui n’a pas été ramener car immobile c’est un marquer geochimique des élément chimique en lien avec la migration des fluide aqueux il prouve également un apport d’eau dans le système donc une subduction. Anomalie positive strontium (alcalino terreux) comportement géochimique proche du calcium (minéraux plagioclase) on aura un excès de strontium donc de calcium et de plagioclase phénomène d’excès et expliquer par la cristallisation fractionner (permet d’expliquer l’excès de minérale dans ne roche) cad que dans la chambre magmatique on aura une cristallisation active avec des minéraux qui seront plus dense que la phase liquide résiduel donc qui vont sédimenté en base de chambre et des minéraux plus léger qui vont flotter dans la partie sup de la chambre Localement les liquides pourront être appauvrie ou enrichie en tel ou tel minéral donc c selon les endroits de cristallisation Minéraux magmatique ferromagnésien = olivine, pyroxène, amphibole, biotite Minéraux blanc : feldspath, quartz On a eu un proc de cristallisation fractionné enregistré par le liquide et qd positif excès du minérale dns le lquide

Conclusion Les éléments les plus incom teneur diff etre les roches thoeli et calco alcaline et les éléments incom similaire ca donne des indications sur les RM et faire des tracages de source on en déduit la source mère de la roche qu’on observe. On donc aussi des anomalies en niobium lié au fluide et des strontiums lié a la cristallisation fractionner. L’isotopie permet de date les roches Genèse et évolution des magmas dans zones de subduction

Schema Lors de la subduction Gradient métamorphique augm a cause de la pression et température qui augmente lors de la subduction la croute oc sous CC déshydratation des roches on a dégagement d’élément volatile eau et d’autre élément le fais de passer d’un manteau anhydre a hydraté la teperature de fusion de notre manteau va diminuer. on a des gouttes de liquide(fusion partielle) qui peuvent s’interconnecter si qt suffisante crée liquide ce liquide moins dense remonte a la surface il rencontre le moho limite entre le manteau et la croute continenale, différence de roches (minéralogique chimique et physique ) les roc de cc moins dense et moins visceuse que celui du manteau on aura un contraste geologique important a la limite. La vitesse de remonter et impacter, le passage du liquide du manteau a la CC est ralentit on aura une 1ere chambre magmatique localiser a la jonction entre le manteau et la croute ce qu’on appelle plaquage sous crustale l’apport de chaleur qui a remonté peut faire fondre la croute c et le liquide peut remonter soit 100% crustaux ou 100 mantélique ou le mélange des 2 . CC épaisse de comp de roche dff pleins de facteur qui fait ralentir le liquide on peut avoir donc plusieurs chambre magmatique avant d’arriver a la surface ou i trouve des volcan. Un processus d’évolution des liquide de cristallisation fractionné va être important dans les chambre magmatique avec CC épaisse ils ont alors le temps d’évoluer diff au niv des dorsales oc. Si source- mantélique sans chambre magmatique : roche volcanique basaltique - Mantélique avec chambre magmatique plutonique dans les chambres: granodiorite si volcanique - Mantélique mais plus crustal : rhyolites

Dans un contexte tholéiitique on peut avoir n’importe quel roche basique (qui ont pas subi de cristallisation fractionné) a acide plus il a de chambre magmatique plus la contamination est importante donc roche acide Densité de la litho qui subducte plus forte et continentale moins dense Diagramme de phases des plagio pole sodique et calcique en prenant un liquide on le refroidit …qd on diminue la température on peut alors lire la compo du liquide puis du cristale evlue d’un cœur calcique

Sur la courbe du liquidus évolution de la comp de la phase liquide et le solidus compo de la phase du minérale Si on fait un profil géochimique en faisant des analyses avec des microsondes électronique d’une roche on obtient un graphique…

Liquide evolue au cour du temps par cris fractionne mais on peut avoir une évolution non linéaire par un processus de perte ou de rajout de liquide avec des teneur en élément plus compatible dans la chambre magmatique ce qui nous donne le nombre de fois que la chambre magmatique a été

réalimente, particulier des zone sb par rapport au dorsale oc on a un aprt d’eau baisse la temperature de fusion les courbes dans le système hydraté seront décalé vers le bas par rapport aux courbes du système anhydre

Pour lire la compo minérale a une température sur le système anhydre est a l’intersection du solidus pareil pour système hydrate on voit alors un déplacement de teneur en anorthite plus élever Influence des processus de mélange de magma et de contamination crustale

Fig 3.8 Liquide remonte peuvent être sous plaquer qui va liber des élément volatile et qd remonter on a contamination c mélangé ..

GEOMETRIE DES ZONEs DE SUB

Angles de subduction permet de différencier les diff sub fig 3.9 on a des plaque qui plonge fortement angle de sub fort ex Mariannes

Ils sont due a la densité et épaisseur de la co si refroidi et âgé augmente la densité. angle fort présence bombement externe et fosse profonde entre plaque subductante et subducté dans le cas de Marianne qd plonge elle va s’enfoncer et reculer cui donne la zone d’extension a l’aplomb de la zoe de la plaque subducte on aura déshydratation du manteau avec remonter magmatique et e arr un bassin d’arrière arc car très dense lourde elle entraine avec elle .. Au niv du amincissement si ouverture on aura un nouveau ocean et un magmatisme tholéiitique Au niv du chilli plaque subducté moins épaisse moins dense pendage faible on une zone de contacte étendue de nombreux séisme violent associée, absence de bombement, fosse peu profonde derrière on a des failles inverse les blocs remonte les uns les autre CC qui s’épaissit grâce au faille de chevauchement c une zone de convergence

Subduction en régime extensif ou compressif

Extensif ex Mariannes Compressif Pérou 2 grandes zone de sub soit sub le LO sous LO ou LO sous LC au niv plauqe pac LO.LO partie coté ouest LO.LC La sub océan continent ex plaque nasca compression partout peuvent aboutir a 2 type de géométrie chevauchement ou bassin arrier arc a cause des zone d’extension (convergence etre le point de rencontre)

Subduction oc oc — Plaque pacifique partie ouest (auniv marianne) Litho oc subducte sous le mantau d’une litho oc Caractérisation avec a l’aplomb de la subduction et u ar volcanique doc on a une fusion partiel du manteau et a l’arriere un bassin ar arc qui est une ouverture pour une possible océanisation. Amincissement du manteau proche de la surface dans bassin arr arc magmatisme tholéiitique qui montre une convergence ( en amont du volcan et une divergence (bassin ar arc) — Si atlantique Arc volcanique aplomb de la zone de sub, bassin arr arc qui montre une extension et un bassin d’avant arc (prisme d’acretion) raclage de sédiment de la litho oc qui subducte, peut émerger de l’eau et donne des iles avant arc plus l’accrétion émerge plus on d’iles volcanique nouvelle avec magma d’origine calco alcalin des magmatisme de subduction. Converge mais bassin ar arc peut etre divergent donc on a de la convergence et de a divergence

Sur la plaquepacifique

Partie nord de la zone de subduction (vert) alignement d’edifice volcanique et absence d’arr arc quedes ac insulaire caracterisé par volcan sous marin qui peut emmerger entre les 2 amincissements elalitho donc ouverture du bassin ar arc zone de divergence qui peut aboutir a une océanisation Recyclage de LO dans le manteau que devient la LO apres la subd ? Methode tomographique sismique coupe pour avoir un scan du noyau , manteau jusqu’à la surface, en bleu LO on vvoit des recyclage proche e profond de la surface. Et du manteau in . si 2 couches , on a le manteau sup qui convecte et le manteau inf qui convecte mais de facon indépendant et si 1 couche, le manteau entier convecte.

LO subducte et qui reste au dessu du manteau donc 2 coches ou plus profond qui passe vers le manteau inf. Le manteau covect depuis 4 milliards d’années et par fusion partiel donne croûte cont. Depuis un manteau primitif qui toujours present dans manteau inf . le mateau sup subi La fusion partiel appauvrie s’enrichie en element incomp donc on aura formation de croûte oc et cont . Donc on a recyclé la croute dans le manteau qui a un réanchissement qui abouti a 3 grands pole 1- Primitif 2- Manteau apppauvrie qui subi fusion partiel 3- Manteau enrichie par recyclege de croûte Type de volcanisme associer au zone de convergence Propriété physico-chimique des magmas ? quels sont les magmas produit ? Rochevolcanique basalte, andesite,rhiolie caractéristique des magmas (teneurs en eau , temperature, teneur en sillice, e cristalisation) Les teneur en cristaux impact la viscosité augtation de la temp entrainne diminution de la viscosité Augmentation en silice augmete la viscosité, et l’augmentation de cristaux augm la viscosité. explosif exlusif 900 800-900 Elevé >65% Dépend de la cristallisation fractionnée Type de magma Basaltique (basique) Andésitique rhyolitique (acide) Teneur en eau élevé On a un volcanise basaltiuqur voir andesitique au niv sub ococ et plus la croute epaisse plus le magma evolue vers magma acide donc volcanisme explosif, pls teneur en sio2 augt tres fluide plus au niv basalte et visceux riholyte impacte le volcanisme prédominance des vocanisme type mixte voir diagramme

temperature Teneur en silice Teneur en cristaux

effusif 1200 Basse 45-52% Dépend

Le volcanise exlusif Exusion du magma lave très visceux,aiguille enhaut partie centrale du volcan phase exlusif s’accompage d’une explosion suivie de nuée ardene

Ex péleen -

dome aiguille (magma visceux) Temperature faible Extrusion magma très visceux Pente abrupte

L’aiguille dispararait apres la phase explosif Type explosif Volcan sup 10m de haut avec des blocs avec des particule de toute taille parie du volcan explose 1 /3 de l’explosio provient du magma et 2/3 paricules volatile venat des roches autour fragmenté par le soufle de l’explosion donc fragmentaion des particule de tt taille , panache de cendre qui lor de l’effondrement si trop dense donne des nuées ardente, depot pyroclastique produit issue du volcanisme 100km^2 Le deveeir d’une zone de sub Collision entre les 2 litho cont (coupe schematique des alpes) Roche issue de la plaque italienne et roche euro-indienne et au milieu roche issue de la subd, sont t’il les relique de la litho oc ?...