SVT - Première - Le magmatisme des zones de subduction

Les analyses chimiques des roches magmatiques fabriquées dans les zones de subduction démontrent que le magma des zones de subduction est d’origine mantellique. Ce sont les péridotites du manteau de la plaque chevauchante qui subissent une fusion partielle à l’origine du magma.

La fusion partielle des péridotites du manteau sus-jacent

Dans les zones de subduction, la température (voir géotherme) est largement inférieure à la température de fusion partielle des péridotites sèches (voir solidus sec).

Géotherme : évolution de la température d’une région du globe en fonction de la profondeur.

Solidus sec : conditions de pression et de température permettant une fusion partielle d’un matériau anhydre (= sec).

Dans les zones de subduction, les conditions de pression et de température ne permettent pas la fusion partielle d’une péridotite sèche.

Conditions de fusion des péridotites en fonction de la pression et de la température

En revanche, les conditions de pression et de température des zones de subduction permettent la fusion partielle d’une péridotite hydratée (voir solidus hydraté).

Solidus hydraté : conditions de pression et de température permettant une fusion partielle d’un matériau hydraté.

L’hydratation des péridotites du manteau de la plaque chevauchante, permet d’abaisser leur température de fusion partielle.

Le magma formé dans les zones de subduction provient de la fusion partielle des péridotites hydratées du manteau de la plaque chevauchante.

Comment expliquer l’hydratation des péridotites du manteau sus-jacent ?

Au cours de l’éloignement de la dorsale, les roches de la lithosphère océanique sont soumises à une diminution de température et à une hydratation au contact de l’eau de mer. Des nouveaux minéraux caractéristiques du faciès Schiste-Vert (hornblende, épidote, actinote, chlorite) apparaissent dans les roches de la croûte océanique. Ces minéraux sont hydratés.

Au cours de son éloignement de la dorsale, la lithosphère océanique est hydratée.

Lorsque la lithosphère océanique s’enfonce dans le manteau asthénosphérique au niveau d’une zone de subduction, les roches sont soumises à une importante augmentation de pression (on parle de métamorphisme HP-BT). De nouveaux minéraux caractéristiques du faciès Schiste-Bleu (glaucophane) apparaissent dans les roches de la croûte océanique.

Lorsque la lithosphère est enfouie encore plus profondément, l’augmentation de pression permet l’apparition de nouveaux minéraux caractéristiques du faciès Éclogite (grenat, jadéite). Ces minéraux ne sont pas hydratés.

Lors de la subduction, l’augmentation de pression provoque la déshydratation des matériaux de la lithosphère océanique.

L’eau contenue dans les minéraux des roches de la plaque subduite a donc migré vers les péridotites du manteau de la plaque chevauchante. La déshydratation de la lithosphère océanique permet l’hydratation des péridotites du manteau sus-jacent.

La déshydratation des matériaux de la lithosphère océanique subduite libère de l'eau qu'elle a emmagasinée au cours de son histoire, ce qui provoque la fusion partielle des péridotites du manteau sus-jacent.
Le magmatisme des zones de subduction met en place la nouvelle croûte continentale
Dans les zones de subduction, la plus grande partie des magmas cristallise en profondeur et donne des granitoïdes, composants majoritaires de la croûte continentale.

Dans les zones de subduction, un magma, d'origine mantellique, aboutit ainsi à un apport de nouveaux matériaux continentaux, on parle d’accrétion continentale.