Fiche de révision : Mécanismes et caractéristiques de la convergence lithosphérique

📋 Plan du Cours

1. Types de convergence lithosphérique : subduction et collision
2. Caractéristiques géologiques et sismiques des zones de subduction
3. Métamorphisme et hydratation de la lithosphère océanique en dorsale
4. Processus métamorphiques et densification de la lithosphère subduite
5. Magmatisme et formation du magma dans les zones de subduction
6. Rôle de la subduction dans la dynamique globale des plaques tectoniques
7. Mécanismes et indices géologiques de la collision continentale
8. Épaississement crustal et racine crustale des chaînes de montagnes

📖 1. Types de convergence lithosphérique : subduction et collision

🔑 Notions clés & Définitions

• La subduction : Processus géodynamique où une plaque lithosphérique plus ancienne et donc plus dense plonge dans l'asthénosphère ductile sous une autre plaque, océanique ou continentale.
• Plaque subduite : Plaque lithosphérique qui plonge dans l'asthénosphère lors d'une subduction.
• La collision : Quand les deux plaques ont la même densité

📝 Points essentiels

• La subduction se produit lorsqu'une plaque lithosphérique océanique plus ancienne et plus dense plonge sous une autre plaque, océanique ou continentale.
• La collision survient lorsque deux plaques continentales de densité similaire convergent, empêchant la subduction et provoquant la formation de chaînes de montagnes.
• La plaque qui plonge dans la subduction est appelée plaque subduite, tandis que celle qui reste au-dessus est la plaque chevauchante.
• La nature des plaques en convergence (océanique vs continentale) détermine le type de convergence : subduction ou collision.
• La plaque qui reste au-dessus = plaque chevauchante
• I. Convergence et subduction (TP19)

💡 À retenir

La subduction se produit lorsqu'une plaque lithosphérique océanique plus ancienne et plus dense plonge sous une autre plaque, océanique ou continentale.

📖 2. Caractéristiques géologiques et sismiques des zones de subduction

🔑 Notions clés & Définitions

• Problème : Question sur les caractéristiques des zones de convergence.
• Des reliefs positifs (parallèles à la fosse) : Des reliefs négatifs
• Fosse océanique : Relief négatif profond et étroit, lié à la courbure de la plaque subduite, pouvant atteindre 11 km de profondeur.

📝 Points essentiels

• Les zones de subduction présentent une fosse océanique profonde et étroite, liée à la courbure de la plaque subduite.
• Un arc volcanique, alignement d'îles volcaniques ou cordillère, se situe parallèlement à la fosse.
• Le plan de Wadati-Benioff est un plan incliné où se répartissent les foyers sismiques jusqu'à 700 km de profondeur.
• L'inclinaison de ce plan dépend de l'âge et de la densité de la plaque subduite, plus elle est ancienne et dense, plus le pendage est important.
• Les séismes superficiels résultent du frottement entre la lithosphère océanique et la plaque chevauchante, tandis que les séismes profonds sont liés à la fracturation de la plaque subduite due à l'augmentation de pression et de température.

💡 À retenir

Les caractéristiques géologiques et sismiques des zones de subduction, telles que la fosse, l'arc volcanique et le plan de Wadati-Benioff, permettent de comprendre leur structure et leur activité.

📖 3. Métamorphisme et hydratation de la lithosphère océanique en dorsale

🔑 Notions clés & Définitions

• Schistes verts : Métamorphes issus de l'hydratation de roches anhydres comme les pyroxènes, transformés à l'état solide lors de réactions métamorphiques.
• Initialement anhydres : Roches qui ne contiennent pas de groupements hydroxyles (OH) avant leur hydratation.

📝 Points essentiels

• Au niveau des dorsales, l'eau de mer s'infiltre dans des fractures et hydrate les minéraux anhydres comme les pyroxènes.
• L'hydratation transforme gabbros et basaltes en métagabbros et métabasaltes riches en minéraux hydroxylés.
• Les transformations métamorphiques solides conduisent à la formation de schistes verts.
• L'hydratation de la lithosphère océanique en dorsale entraîne son refroidissement en surface.
• Vers 40 millions d'années, la lithosphère hydratée devient plus dense que l'asthénosphère et peut entrer en subduction.

💡 À retenir

L'hydratation et le métamorphisme en dorsale préparent la lithosphère océanique à la subduction en la refroidissant et en augmentant sa densité.

📖 4. Processus métamorphiques et densification de la lithosphère subduite

🔑 Notions clés & Définitions

• Faciès schistes bleus : Faciès métamorphique caractérisé par l'apparition du minéral glaucophane lors du métamorphisme haute pression/basse température.
• Nouveaux minéraux : Peu ou pas hydroxylés.

📝 Points essentiels

• La lithosphère océanique subit un métamorphisme haute pression/basse température avec apparition de minéraux comme la glaucophane puis le grenat.
• Ces transformations s'accompagnent d'une déshydratation, libérant de l'eau qui remonte vers le manteau.
• La déshydratation provoque l'hydratation et la fusion partielle des péridotites du manteau supérieur.
• Les transformations minéralogiques augmentent la densité de la plaque subduite, renforçant la force de traction de la subduction.

💡 À retenir

Le métamorphisme haute pression/basse température et la déshydratation modifient la lithosphère subduite, augmentant sa densité et influençant la dynamique de la subduction.

📖 5. Magmatisme et formation du magma dans les zones de subduction

🔑 Notions clés & Définitions

• Magma dans les zones : Les zones de subduction sont caractérisées par une activité volcanique explosive produisant des roches riches en silice comme les andésites et diorites.
• Formation du magma dans : Le magma se forme par fusion partielle hydratée des péridotites du manteau, suite à l'hydratation provoquée par l'eau libérée par la déshydratation de la croûte océanique subduite.
• Dans les zones de subduction : Le magma migre vers la surface et s'accumule dans des chambres magmatiques avant les éruptions.

📝 Points essentiels

• Les zones de subduction produisent des roches riches en silice, telles que les andésites et diorites, lors d'éruptions explosives.
• Les zones de subduction sont caractérisées par une activité volcanique explosive produisant des roches riches en silice comme les andésites (volcaniques) et diorites (plutoniques).

💡 À retenir

Le déshydratation de la lithosphère subduite libère de l'eau, ce qui permet la fusion partielle de la péridotite du manteau et la formation du magma responsable du volcanisme de subduction.

📖 6. Rôle de la subduction dans la dynamique globale des plaques tectoniques

🔑 Notions clés & Définitions

• Force de traction : Une force exercée sur la plaque subduite résultant de l'augmentation de sa densité due aux transformations minéralogiques, qui maintient et alimente le processus de subduction.
• Dynamique des plaques Lors : Le fonctionnement global des plaques tectoniques assuré par les mouvements de convection créés par la subduction et la remontée de matière au niveau des dorsales.

📝 Points essentiels

• La subduction augmente la densité de la plaque subduite par transformations minéralogiques, créant une force de traction qui maintient la subduction.
• Ce système de mouvements de convection dans le manteau est essentiel à la dynamique globale des plaques tectoniques.
• La subduction est un moteur clé des cycles de renouvellement lithosphérique et de la tectonique des plaques.

💡 À retenir

La subduction agit comme un moteur fondamental des mouvements et du renouvellement de la lithosphère à l'échelle globale, en générant des forces de traction et des mouvements de convection.

📖 7. Mécanismes et indices géologiques de la collision continentale

🔑 Notions clés & Définitions

• Failles inverses : Discontinuités de la croûte où le bloc supérieur est déplacé vers le haut par rapport au bloc inférieur, témoignant d'une compression horizontale lors de la collision continentale.
• Nappes de charriage : Chevauchements de grande ampleur, pouvant s'étendre sur plusieurs dizaines de kilomètres, résultant d'une compression horizontale et d'un empilement des couches géologiques.

📝 Points essentiels

• La collision continentale provoque un raccourcissement horizontal de la croûte, visible par des plis, failles inverses, chevauchements et nappes de charriage.
• Les nappes de charriage sont des chevauchements de grande ampleur, pouvant s'étendre sur plusieurs dizaines de kilomètres.
• Ces déformations témoignent d'un empilement des couches géologiques et d'un épaississement vertical de la croûte.

💡 À retenir

La collision continentale provoque un raccourcissement horizontal de la croûte, visible par des plis, failles inverses, chevauchements et nappes de charriage.

📖 8. Épaississement crustal et racine crustale des chaînes de montagnes

🔑 Notions clés & Définitions

• Épaississement crustal : Processus d'augmentation de l'épaisseur de la croûte continentale lors de la collision entre lithosphères, caractérisé par un approfondissement du Moho sous les chaînes de montagnes.

📝 Points essentiels

• L'épaississement crustal lors de la collision conduit à un approfondissement du Moho, pouvant atteindre jusqu'à 70 km de profondeur sous les chaînes de montagnes.
• Cette augmentation de l'épaisseur crustale forme une racine crustale qui compense l'élévation des reliefs en surface.
• L'orogenèse correspond à la formation des chaînes de montagnes liée au raccourcissement et à l'épaississement crustal.
• Les études sismiques permettent de détecter cet épaississement et la présence de la racine crustale.
• A l’aplomb des chaînes de montagnes le Moho est plus profond (peut atteindre 70 km) ce qui témoigne donc d’un épaississement en profondeur de la croûte continentale.
• Collision (Chaîne de montagnes)

💡 À retenir

L'épaississement crustal et la formation d'une racine crustale sous les chaînes de montagnes résultent de la collision lithosphérique et soutiennent la structure des reliefs en surface.

📊 Tableaux de Synthèse

Types de convergence lithosphérique

Caractéristiques géologiques et sismiques zones de subduction

⚠️ Pièges & Confusions Fréquentes

1. Confusion entre subduction et collision, notamment sur la nature des plaques impliquées.
2. Erreur dans la localisation des zones de subduction, en confondant fosse et arc volcanique.
3. Mésestimer la profondeur du plan de Wadati-Benioff ou son inclinaison.
4. Confondre métamorphisme de haute pression avec celui de basse pression.
5. Confusion entre processus de déshydratation et fusion partielle dans la formation du magma.
6. Mésestimer le rôle de la subduction dans la dynamique globale des plaques.
7. Confusion entre mécanismes de collision et de raccourcissement crustal.

✅ Checklist Examen

1. Identifier les types de convergence lithosphérique.
2. Reconnaître les caractéristiques géologiques des zones de subduction.
3. Comprendre le métamorphisme en dorsale océanique.
4. Expliquer la densification de la lithosphère subduite.
5. Décrire la formation du magma dans la subduction.
6. Analyser le rôle de la subduction dans la tectonique globale.
7. Identifier les mécanismes de collision continentale.
8. Comprendre l'épaississement crustal et la racine crustale.