III/L’origine des magmas.1. Une origine mantellique

Les volcans des zones desubduction sont alignés àl’aplomb de la zone où le plande Bénioff est situé entre 80 et150 Km de profondeur (doc Apage 194), c’est dans cettezone que l’on note uneanomalie thermique positivequi correspond à uneremontée magmatique.C’est donc là que naissent lesmagmas à l’origine des rochesmagmatiques.

La tomographie ci-dessous indique les anomalies de vitesse de propagation des ondes sismiques à uneprofondeur donnée (en pourcentage par rapport à la valeur normale). Quand les matériaux traversés sontfroids et rigides, les anomalies sont positives. Quand les matériaux traversés sont chauds et ductiles, lesanomalies sont négatives.

Quelle est l’origine de ce magma ?

2. Hydratation de la péridotite.On note dans les péridotites (roches du manteau) deszones de subduction des minéraux hydratés

L’eau provient de la déshydratation des minéraux desroches de la lithosphère plongeante, sous l’effet destransformations métamorphiques.Schistes verts (- H2O) Schistes bleus (-H2O) EclogitesCette eau percole dans le manteau supérieur de laplaque chevauchante, situé au-dessus du plan deBénioff.

Une petite expérience : Si on fait chauffer à la mêmetempérature la même quantité de sucre, sec dans uncas et humide dans l'autre, on constate que le sucrehumide fond plus vite que le sucre sec.

Si les péridotites sont « sèches », le géotherme nerecoupe pas le solidus, les péridotites n’entrent pasen fusion.

Si les péridotites sont hydratées, le solidus estdéplacé vers de plus basses températures, ilrecoupe alors le géotherme entre 80 et 150 Km deprofondeur, permettant une fusionpartielle despéridotites magma.

Ainsi, magmatisme et métamorphisme sont couplés dans les zones de subduction : ce sont les réactions dedéshydratation liées au métamorphisme qui hydratent les péridotites du manteau de la plaquechevauchante, permettant une fusion partielle et la production d’un magma, chaud, moins dense, quimonte vers la surface.

IV : L’accrétion de la croûte continentale.

1. La mise en place des nouvelles roches continentales…- Observation actuelle : Doc page 196.

- Au cours des temps géologiques :La formation des continents débute vers 4GA, modérée pendant l’Archéen, elle s’accélère ensuite

pendant le protérozoïque puis ralentit de nouveau.Au début de l'histoire de la Terre, le globe était complètement recouvert de croûte océanique. Les

premiers noyaux de croûte continentale sont apparus sans doute à partir de 4,2 Ga, et de manière certaine,à partir de 3,8 Ga.

Cette proto-croûte continentale s'est mise à croître lentement et c'est à la fin de l'Archéen que lamajeure partie de la croûte se serait formée, entre 3,2/2,5 Ga. Dès lors, la croissance devient faible pourdevenir nulle à partir de 245 Ma.

En conclusion, 80 % de la croûte continentale s'est formée à l'Archéen.

La croissance continentale = accrétion continentale – sa destructionLes différences de vitesse de croissance peuvent s’expliquer par la production de magma au

niveau des zones de subduction ( tectonique des plaques) et les variations de l’intensité de l’érosion.

Sur la planète plus de 85% du magma produit dans les zones de subduction cristallise enprofondeur, formant des granites et des granitoïdes, et produisant ainsi de nouveaux matériauxcontinentaux. Les zones de subduction sont également à l’origine de 75 à 85% des granites et granitoïdesde la planète. Les zones de subduction sont donc le contexte géologique privilégié de fabrication de lacroûte continentale à partir d’un magma d’origine mantellique.Exercice 8 page 206 : Voir rubrique correction.

2. …de composition granitique : la cristallisation fractionnée.

Le magma primaire est obtenu par fusion partielle de la péridotite du manteau. Ce magma primairen'arrive que rarement tel quel à la surface du globe, car lors de sa montée il rencontre des rochesencaissantes de plus en plus froides et a donc tendance à cristalliser. Les cristaux des diverses espècesminérales apparaissent à des températures différentes, et ce processus de cristallisation fractionnée est àl'origine de la différenciation magmatique.

Lors de la cristallisation fractionnée, les minéraux cristallisent les uns après les autres. Avec unabaissement de la température du magma, les minéraux dont la température de cristallisation est la plusélevée sont les premiers à cristalliser.

- Le premier est l'olivine.

- Le second groupe à se formercomprend les pyroxènes.

- Puis cristallisation des amphiboles,puis de la biotite.

- Avec l'abaissement progressif dela température, suivent le quartz,les feldspaths potassiques et lamuscovite. On a donc une suite decristallisation bien définie, contrôléepar la température.

On appelle cette suite une suite discontinue, parce qu'il s'agit dans chaque cas de minéraux distincts (composition et structurecristalline distinctes). Dans ce diagramme, il y a aussi une suite continue, celle des feldspaths plagioclases. On dit une suitecontinue, parce que la seule variable significative est la proportion de calcium par rapport au sodium

Augmentationdu % de silice

Les cristaux formés précipitent etsont retirés des échanges avec lapartie liquide.Ce retrait fait évoluer rapidement leliquide résiduel qui s'appauvrit enles éléments cristallisés et s'enrichiten éléments non cristallisés.

A B ( + riche en silice ; lesminéraux les plus pauvres en siliceont cristallisé, la % en Si dans lemagma résiduel…etc)

La composition du magma évoluedonc rapidement au fur et à mesureque la cristallisation progresse, ce quiexplique que les roches magmatiquespassent de manière continue d'un typeà l'autre, sans limites tranchées.Les liquides résiduels, s'ils sontséparés des cristaux et expulsés pardes éruptions ultérieures, pourrontdonner en surface des séries de rochespassant insensiblement des unes auxautres (par exemple la série basalte-andésite-dacite-rhyolite).

Bilan :La croûte continentale est essentiellement produite dans les zones de convergence, Subduction et collision

Contamination parminéraux de la croûte

continentale (3) etmagma anatexie (4)

Cristallisationfractionnée ( % Si)

(1)

Magma primaire(fusion des péridotites)

Cristallisationfractionnée (2-2)

Magma (2-1)

Fusion de la croûtecontinentalegranitique(anatexie)

L’accrétion continentale a commencé il y a 4 GA, 0.5GA après la formation de la planète. Elle a augmentéfortement de -4 à -1GA pour former les continents actuels. Dans la période actuelle, l’accrétion est nulle ;disparition de continents par érosion compense l’accrétion continentale par magmatisme.

Exhumation et érosion peuvent mettre à jour les différents plutons…Comment se déroulent lesphénomènes d’érosion des reliefs ?