Subduction
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La subduction est un frottement intervenant lors de la convergence entre deux plaques tectoniques. Les deux plaques poussées l'une contre l'autre se disputent la surface de la Terre. La solution la plus fréquente à cette opposition est la descente de l'une des plaques sous l'autre. Les séismes profonds et très profonds s'alignent le long de la plaque descendante (appelée slab) et montrent qu'elle peut plonger dans l'asthénosphère sur plusieurs centaines de kilomètres.
Sommaire |
Les manifestations de la subduction
Les marqueurs de la subduction
Activité volcanique et séismes :
Les séismes et les volcans ont une activité intense le long des zones de convergence aussi appelées marges actives. On les retrouve essentiellement autour du Pacifique (ceinture de feu), au niveau des Antilles, mais également en Italie et en Indonésie.
Relief et déformation
Une fosse étroite et profonde existe tout le long de la bordure où une plaque commence à s'enfoncer sous l'autre. Cette fosse est dissymétrique et est responsable d'une anomalie gravimétrique négative. A environ 100-150 km de la fosse, sur la plaque chevauchante, se trouve une chaîne de volcans situés soit :
- sur le rebord d'un continent (cordillère) ;
- comme une suite d'îles volcaniques disposées en arc (arc insulaire - Japon, Antilles, etc.).
Sur le côté chevauchant de la fosse, les sédiments océaniques continuellement apportés par la plaque chevauchée sont "rabotés", considérablement déformés et entassés en écailles superposées. Failles inverses, plis faillés et zones de chevauchements témoignent d'un raccourcissement important dans un prisme d'accrétion(comme les Barbades).
L'enfoncement de la plaque lithosphérique océanique
Les foyers sismiques
Les foyers sismiques sont de plus en plus profonds sous la plaque chevauchante depuis la fosse vers l'arc insulaire et au-delà.
Ils s'inscrivent sur un plan incliné (le plan de Wadati-Benioff), dont l’angle varie selon le type et l'âge de la plaque subductée, ainsi que la vitesse de convergence.
Plusieurs phénomènes sont responsables de cette séismicité
Les anomalies thermiques
On observe une distribution inégale du flux thermique. Les isothermes s'infléchissent, ce qui matérialise un plongement de ses isothermes. Ces anomalies thermiques et foyers sismiques profonds matérialisent la plongée de la lithosphère au niveau de l'affrontement des deux plaques.
Moteur responsable de cet enfoncement
L'affrontement de deux plaques différentes
Croûte continentale contre croûte océanique
C'est toujours la plaque océanique qui plonge. L'angle d'inclinaison du plan de Benioff est faible et il y a formation d'une chaîne de montagnes avec volcans.
Croûte océanique contre croûte océanique
La plaque la plus vieille donc la plus dense plonge sous la plaque plus jeune. Le plan de Benioff est très pentu. Il y a formation d'un arc insulaire et d'un bassin arrière arc.
Remarque : La rencontre de deux plaques continentales n'entraine pas de subduction mais une zone de collision comme par exemple pour la formation des Alpes
Les conséquences liées à cet affrontement
Dans les zones de subduction, les roches magmatiques que l'on trouve au niveau de la plaque sont des basaltes, des gabbros, et des péridotites. On y trouve également des sédiments.
Transformations minéralogiques
Les différents minéraux se forment à des conditions de température de pression précises. La plaque lithosphérique, en s'enfonçant, va se trouver confrontée à de nouvelles conditions : l'augmentation de la pression, mais peu d'augmentation de la température.
La plaque qui s'écarte de la dorsale subit un refroidissement, une hydratation, mais peu d'augmentation de la pression.
Des minéraux vont se trouver dans un état instable du fait du changement de ces conditions de température et de pression. Cela va donc entraîner une modification de ces minéraux. Mais, comme ces modifications vont se faire à l’état solide, on parle de métamorphisme. De gabbro, on parle de métagabbro.
- Transformations liées à la baisse de température, hydratation et basse pression :
gabbro : plagioclases (anorthite) + H20 ==> plagioclases récents + amphibole pyroxène (augite)+ olivine ==>hornblende : faciès schiste vert
- Au niveau de la croûte subduite :
- La croûte s'enfonce. Il y a donc une augmentation de la pression et peu d'augmentation de la température. La pression va chasser l'eau des minéraux.
Actinote + Chlorite + Plagioclase - H20 ==> Amphibole : glaucophane : faciès schiste bleu.
- En continuant à s'enfoncer :
Amphibole - H20 ==> Amphibole + Jadéïte (pyroxène) + grenat : éclogites
Du fait de l'augmentation de la pression, on assiste à une évolution minéralogique qui transforme le contenu des roches et leur aspect. Des gabbros (dorsale), transformés en métagabbros, que l'on retrouve au niveau du faciès schiste vert, schiste bleu, éclogite.
Formation de magma
L'eau se trouve libérée dans les péridotites du manteau situé au-dessus du plan de subduction. Ces péridotites se trouvent donc hydratées.
Le diagramme pression/température montre que le point de fusion d'une péridotite hydratée, est plus bas que celui d'une péridotite sèche. Le géotherme coupe la courbe du solidus entre -80 et -200 km. Dans cette zone, on peut donc avoir des péridotites qui entrent en fusion dans des températures inférieures à 1000°C. Il y a donc formation d'un magma. Ce magma plus léger à remonter dans les roches encaissantes, soit rapidement : volcanisme andésitique : formation d’andésite ou de rhyolite ; soit plus lentement : une roche grenue : granite. C'est pourquoi les volcans sont disposés et alignés parallèlement à la marge. Ils sont de type éruptif violent.
Zones de subduction
- subduction de la plaque de Nazca sous la cordillère des Andes ;
- subduction de la plaque Pacifique sous le Japon, formant un arc insulaire.
- subduction du bassin de la Mer de Chine Méridionale sous l'île de Luzon (Philippines) au niveau de la fosse de Manille. Cette subduction est à l'origine du volcanisme encore présent sur l'arc de Luzon aujourd'hui (éruption du Mt Pinatubo en 1991)
