Fiche de révision : Dynamique des plaques lithosphériques

📋 Plan du Cours

1. Mesures actuelles des déplacements des plaques lithosphériques par géodésie spatiale (GPS)
2. Indices géologiques du mouvement passé des plaques : volcanisme de point chaud, forages océaniques et anomalies magnétiques
3. Caractéristiques et types de frontières de plaques lithosphériques : divergence, convergence et collision
4. Formation de la lithosphère océanique par magmatisme au niveau des dorsales
5. Transformations métamorphiques et physiques de la lithosphère océanique vieillissante
6. Dynamique des zones de subduction : enfoncement de la lithosphère océanique et plan de Wadati-Benioff
7. Métamorphisme, déshydratation et densification de la lithosphère océanique subduite
8. Formation du magma en zone de subduction par hydratation et fusion partielle du manteau
9. Contribution du magmatisme des zones de subduction à l’accrétion continentale et composition des roches magmatiques associées

📖 1. Mesures actuelles des déplacements des plaques lithosphériques par géodésie spatiale (GPS)

🔑 Notions clés & Définitions

• Plaques lithosphériques : De grandes sections rigides de la lithosphère terrestre dont les mouvements horizontaux peuvent être mesurés pour étudier leur mobilité actuelle.
• Mesures permettent : Ces mesures permettent ainsi de détecter des mouvements actuels et de calculer des vitesses de déplacement

📝 Points essentiels

• La géodésie spatiale utilise des satellites pour mesurer en continu la position précise de balises situées sur les plaques lithosphériques.
• Ces mesures permettent de caractériser les déplacements absolus et les déplacements relatifs des plaques au niveau des frontières divergentes et convergentes.

💡 À retenir

La géodésie spatiale offre une méthode précise et directe pour quantifier en temps réel les mouvements actuels des plaques lithosphériques.

📖 2. Indices géologiques du mouvement passé des plaques : volcanisme de point chaud, forages océaniques et anomalies magnétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Volcanisme de point chaud : Un phénomène géologique caractérisé par la formation d'alignements d'édifices volcaniques inactifs et actifs situés à l'extrémité d'un point chaud fixe, utilisé pour déduire la direction et la vitesse de déplacement des plaques lithosphériques.
• Forages océaniques : Des prélèvements profonds réalisés dans les fonds océaniques qui révèlent que l'âge des sédiments et basaltes augmente avec la distance à la dorsale, confirmant l'expansion océanique et permettant de calculer la vitesse de divergence des plaques.
• Anomalies magnétiques des fonds océaniques : Des variations enregistrées dans les roches magmatiques du plancher océanique reflétant les caractéristiques du champ magnétique terrestre au moment de leur formation, dont la répartition symétrique et l'âge croissant avec la distance à la dorsale attestent de la divergence des plaques et permettent d'estimer leur vitesse de déplacement.

📝 Points essentiels

• Les alignements de volcans inactifs et actifs liés aux points chauds permettent de déduire la direction et la vitesse passée des déplacements des plaques lithosphériques.
• La répartition symétrique des anomalies magnétiques positives et négatives de part et d'autre des dorsales, corrélée à l'âge des roches, atteste de la divergence des plaques et permet d'estimer leur vitesse de déplacement.

💡 À retenir

Les alignements de volcans inactifs et actifs liés aux points chauds permettent de déduire la direction et la vitesse passée des déplacements des plaques lithosphériques.

📖 3. Caractéristiques et types de frontières de plaques lithosphériques : divergence, convergence et collision

🔑 Notions clés & Définitions

• Roches claires : Les roches claires sont des roches volcaniques ou plutoniques riches en silice, telles que les andésites, rhyolites, diorites et granites, associées à l'activité magmatique dans les arcs volcaniques et la croûte continentale.
• Plaques lithosphériques : Peu déformables, mais leur mobilité produit des déformations à leurs frontières.

📝 Points essentiels

• Les frontières divergentes correspondent à des dorsales où la lithosphère s'étend et s'accréte, formant une nouvelle croûte océanique.
• Les zones de subduction sont des frontières convergentes où une lithosphère océanique plonge sous une autre plaque, caractérisées par une fosse océanique, un arc volcanique et un plan de Wadati-Benioff alignant les foyers sismiques.

💡 À retenir

Chaque type de frontière lithosphérique possède des caractéristiques géodynamiques, géologiques et sismiques distinctes qui reflètent la nature des interactions entre plaques.

📖 4. Formation de la lithosphère océanique par magmatisme au niveau des dorsales

🔑 Notions clés & Définitions

• Magmatique : Production de basalte et de gabbro

📝 Points essentiels

• Sous les dorsales, la remontée asthénosphérique provoque une fusion partielle de la péridotite vers 70 km de profondeur, générant un magma basaltique.
• Le magma s'accumule dans une chambre magmatique où son refroidissement lent forme des gabbros, et son refroidissement rapide en surface forme des basaltes.
• L'activité magmatique des dorsales conduit à la formation continue de lithosphère océanique par accrétion océanique.

💡 À retenir

Le magmatisme au niveau des dorsales est le moteur principal de la formation et de l'accrétion continue de la lithosphère océanique.

📖 5. Transformations métamorphiques et physiques de la lithosphère océanique vieillissante

🔑 Notions clés & Définitions

• Épaississement de la lithosphère océanique : Le processus par lequel la lithosphère océanique devient plus épaisse avec le temps, notamment par l'enfoncement de l'isotherme 1300°C, qui marque la limite entre la lithosphère et l'asthénosphère.

📝 Points essentiels

• La circulation d'eau dans la lithosphère océanique jeune entraîne une hydratation et un métamorphisme, transformant les gabbros en métagabbros du faciès schiste vert.
• Le refroidissement de la lithosphère provoque l'enfoncement de l'isotherme 1300°C, épaississant la lithosphère avec le temps.
• L'augmentation de densité de la lithosphère vieillissante favorise son enfoncement dans l'asthénosphère.

💡 À retenir

La lithosphère océanique subit des modifications métamorphiques et physiques qui modifient sa densité et sa structure au cours de son vieillissement.

📖 6. Dynamique des zones de subduction : enfoncement de la lithosphère océanique et plan de Wadati-Benioff

🔑 Notions clés & Définitions

• Zones de subduction : Des zones de convergence où une lithosphère océanique s'enfonce sous une autre lithosphère, océanique ou continentale, caractérisées par la présence d'une fosse océanique et d'une activité volcanique sur la plaque chevauchante.
• Enfoncement de la lithosphère océanique : Le processus par lequel la lithosphère océanique plonge sous une autre lithosphère dans une zone de subduction, atteignant des profondeurs de 80 à 140 km et au-delà.
• Foyers sismiques : Les foyers sismiques tracent le plan dit de Wadati-Benioff qui permet de positionner la lithosphère plongeante.
• Plan de Wadati-Benioff : Ce plan est nommé plan de Wadati-Benioff élevé Faible au niveau de la fosse océanique;

📝 Points essentiels

• Les zones de subduction sont caractérisées par l'enfoncement d'une lithosphère océanique sous une autre lithosphère, détecté par la position des foyers sismiques.
• Les foyers sismiques sont alignés selon un plan incliné appelé plan de Wadati-Benioff, qui matérialise la lithosphère plongeante.
• L'activité volcanique intense en zone de subduction se situe sur la plaque chevauchante, formant un arc volcanique associé à la fosse océanique.
• De plus, l'activité volcanique des zones de subduction est intense et toujours positionnée sur la plaque chevauchante.
• LA DYNAMIQUE DES ZONES DE CONVERGENCE

💡 À retenir

Les zones de subduction sont caractérisées par l'enfoncement d'une lithosphère océanique sous une autre lithosphère, détecté par la position des foyers sismiques.

📖 7. Métamorphisme, déshydratation et densification de la lithosphère océanique subduite

🔑 Notions clés & Définitions

• Métagabbros du faciès schiste bleu : Roches métamorphiques issues de la transformation des métagabbros du faciès schiste vert sous une augmentation de pression et température lors de la subduction, caractérisées par la présence de glaucophane, une amphibole bleue.
• Lithosphère océanique : Ensemble formé par la croûte océanique et la partie supérieure du manteau supérieur, constituant la plaque tectonique océanique qui subit des transformations métamorphiques lors de la subduction.
• Roches de la croûte océanique : Roches composant la croûte océanique, principalement des gabbros et basaltes, qui subissent des transformations métamorphiques liées à une baisse initiale de température et hydratation, puis à une augmentation de pression et température lors de la subduction.

📝 Points essentiels

• Au cours de la subduction, les métagabbros évoluent du faciès schiste vert au schiste bleu puis à l'éclogite, avec apparition de minéraux spécifiques comme la glaucophane, les grenats et la jadéite.
• Ces transformations métamorphiques provoquent la déshydratation des roches, libérant une quantité importante d'eau sous forme de groupements OH.
• L'augmentation de pression, température et densité des roches subdues favorise leur maintien et leur approfondissement dans la zone de subduction.

💡 À retenir

Le métamorphisme progressif et la déshydratation des roches subduites jouent un rôle clé dans la dynamique et la densification de la lithosphère océanique en contexte de subduction.

📖 8. Formation du magma en zone de subduction par hydratation et fusion partielle du manteau

🔑 Notions clés & Définitions

• Magma d'origine mantellique : Un liquide magmatique issu de la fusion partielle du manteau terrestre, formé dans le coin de manteau situé entre 80 et 140 km de profondeur sous la lithosphère chevauchante en zone de subduction.
• Hydratation des péridotites : Le processus par lequel l'eau libérée par la déshydratation de la lithosphère océanique subduite est incorporée dans les péridotites du manteau chevauchant, ce qui abaisse leur point de fusion et facilite leur fusion partielle.

📝 Points essentiels

• Cette hydratation permet la fusion partielle du manteau entre 80 et 140 km de profondeur, générant un magma d'origine mantellique.
• Le magma formé en zone de subduction est riche en eau, ce qui influence sa composition et son comportement lors de l'éruption.

💡 À retenir

Cette hydratation permet la fusion partielle du manteau entre 80 et 140 km de profondeur, générant un magma d'origine mantellique.

📖 9. Contribution du magmatisme des zones de subduction à l’accrétion continentale et composition des roches magmatiques associées

🔑 Notions clés & Définitions

• Roches magmatiques plutoniques : Roches résultant de la solidification du magma, pouvant être plutoniques ou volcaniques selon leur mode et vitesse de refroidissement.

📝 Points essentiels

• Le magma riche en eau et en silice produit des éruptions volcaniques explosives caractéristiques des zones de subduction.
• Le refroidissement lent du magma forme des roches plutoniques grenues proches des granites, comme les granodiorites.
• Le refroidissement rapide en surface forme des roches volcaniques microlitiques telles que les andésites et rhyolites.
• Le magmatisme des zones de subduction contribue à l'accrétion continentale en formant des roches magmatiques variées et hydratées, enrichissant la croûte continentale.
• Son refroidissement rapide en surface produit des roches volcaniques, donc de texture microlitique (basaltes).
• Ces roches magmatiques forment la nouvelle croûte océanique.

💡 À retenir

Le magmatisme en zone de subduction joue un rôle clé dans la construction continentale par la formation de roches magmatiques hydratées et variées, avec des textures dépendant du taux de refroidissement.

📊 Tableaux de Synthèse

Comparaison des types de frontières de plaques

Processus de formation de la lithosphère océanique

⚠️ Pièges & Confusions Fréquentes

1. Confusion entre la lithosphère et l'asthénosphère dans les processus de subduction.
2. Mélanger les caractéristiques des zones divergentes et convergentes.
3. Confondre la formation de roches magmatiques volcaniques et plutoniques.
4. Oublier le rôle de l'hydratation dans la fusion partielle du manteau.
5. Confondre le plan de Wadati-Benioff avec la surface de la Terre.
6. Mélanger les processus de métamorphisme avec ceux de déshydratation.
7. Confondre la composition des roches magmatiques en zone de subduction.

✅ Checklist Examen

1. Maîtriser la différence entre dorsale et zone de subduction.
2. Savoir expliquer le processus de formation de la lithosphère océanique.
3. Identifier les caractéristiques des différentes frontières de plaques.
4. Comprendre le rôle de l'hydratation dans la fusion mantellique.
5. Savoir localiser le plan de Wadati-Benioff.
6. Différencier métamorphisme et déshydratation.
7. Connaître la composition typique des roches magmatiques en zone de subduction.
8. Expliquer le rôle du magmatisme dans l'accrétion continentale.
9. Identifier les processus de vieillissement de la lithosphère océanique.
10. Comprendre le mécanisme de formation des roches volcaniques et plutoniques.