14 : Les mouvements de la lithosphère et leurs conséquences sur l’environnement

# 14 : Les mouvements de la lithosphère et leurs conséquences sur l’environnement ## Objectifs et prérequis **Objectifs** : À l’issue de ce chapitre, l’élève sera capable de : - Décrire la morphologie du plancher océanique et identifier ses principales structures (dorsale, fossé, plaine abyssale, mont sous-marin). - Expliquer le fonctionnement d’une dorsale océanique (rift) comme lieu de création de nouvelle lithosphère par accrétion magmatique. - Identifier les roches du plancher océanique (basalte, gabbro, péridotite) et leurs minéraux constitutifs (plagioclase, pyroxène, olivine) à l’aide d’observations macroscopiques et en lames minces. - Décrire les processus de convergence (subduction et collision) et leurs conséquences géologiques (fossés océaniques, arcs volcaniques, chaînes de montagnes, métamorphisme). - Identifier les roches magmatiques des zones de subduction (andésite, diorite) et leurs minéraux (amphibole, mica biotite) en lames minces. - Décrire les mouvements de coulissage (failles transformantes) et leur rôle dans la liaison des dorsales et des fossés. - Identifier les roches métamorphiques associées aux mouvements lithosphériques (schistes, gneiss, amphibolite) et leurs minéraux (grenat, staurotide, sillimanite). - Réaliser une maquette du globe montrant les limites des plaques lithosphériques (divergentes, convergentes, transformantes). - Expliquer les catastrophes naturelles liées aux mouvements des plaques (séismes, tsunamis, éruptions volcaniques) et leurs mécanismes. - Intégrer les connaissances dans une démarche d’analyse critique (CA 15) en lien avec l’environnement et les risques naturels. **Prérequis** : Notions de tectonique des plaques (Seconde), connaissance des trois types de roches (magmatiques, sédimentaires, métamorphiques), notions de minéralogie de base (quartz, feldspath, mica, pyroxène, olivine), lecture de cartes géologiques simples, utilisation d’une loupe binoculaire et d’un microscope polarisant. --- ## Introduction La lithosphère terrestre, rigide et cassante, est divisée en plaques qui se déplacent lentement sur l’asthénosphère plus fluide. Ces mouvements, entraînés par les courants de convection dans le manteau, sont à l’origine de la plupart des phénomènes géologiques observés à la surface de la Terre : formation des océans, élévation des montagnes, séismes, volcanismes. Le plancher océanique, constamment renouvelé aux dorsales et détruit aux fossés, constitue un registre privilégié de ces dynamiques. Ce chapitre explore en détail la morphologie du fond océanique, les processus aux limites des plaques (divergentes, convergentes, transformantes), les roches et minéraux associés, ainsi que les conséquences environnementales de ces mouvements, notamment les risques naturels. --- ## I. Séance 79 : Plancher océanique : morphologie des fonds océaniques Le plancher océanique présente une morphologie caractéristique résultant de son origine et de son évolution tectonique. Il se compose de plusieurs unités morpho-structurelles distinctes. ### ### Morphologie générale du plancher océanique À partir d’une dorsale centrale, le fond océanique s’abaisse progressivement vers les plaines abyssales, puis remonte légèrement vers le continent formant le talus continental, avant d’atteindre le plateau continental et enfin la côte. > **Dorsale océanique** : Chaîne de montagnes sous-marines située au centre des bassins océaniques, marquée par une vallée axiale (rift) où la lithosphère s’étire et où se forme nouvelle croûte océanique par accrétion magmatique. > **Fossé océanique** : Dépression linéaire, profonde et étroite, située généralement au bord des continents ou entourant des îles volcaniques, correspondant à la zone de subduction où une plaque plonge sous une autre. > **Plaine abyssale** : Région plate et sédimentée du fond océanique, située entre 3000 et 6000 m de profondeur, résultant de l’accumulation de sédiments fins sur une croûte océanique ancienne. > **Mont sous-marin** : Édifice volcanique isolé s’élevant depuis le fond océanique, souvent d’origine hotspot (ex. : îles Hawaii). > **Talus continental** : Pente raide reliant le plateau continental au fond océanique. > **Plateau continental** : Partie peu profonde et relativement plate du continent immergé, bordant la côte. ### ### Exemple résolu : Identification des structures sur un profil bathymétrique Un profil bathymétrique de l’Atlantique Nord montre : - Une élévation centrale symétrique à -2500 m (dorsale médio-atlantique). - Deux flancs présentant une pente régulière de -2500 m à -4500 sur 1000 km de chaque côté. - Au-delà, une zone presque plate à -5000 m sur 2000 km (plaine abyssale). - Puis une pente raide de -5000 m à -200 m sur 300 km (talus continental). - Enfin, une zone plate à -200 m sur 150 km (plateau continental). **Questions** : 1. Quelle est la profondeur maximale observée dans la plaine abyssale ? **Réponse** : -5000 m. 2. Quelle structure correspond à l’élévation centrale à -2500 m ? **Réponse** : La dorsale médio-atlantique. 3. Quelle est la distance approximative entre le pied du talus et le début de la plaine abyssale ? **Réponse** : 0 km (la plaine abyssale débute immédiatement après le talus, mais ici elle est séparée par une transition ; en réalité, le talus mène directement à la plaine abyssale après une pente continue. Dans cet exemple, la pente du talus s’arrête à -200 m, donc la plaine abyssale commence après le talus, à une distance de 300 km du pied du talus si on considère le talus comme s’arrêtant à -200 m. Correction : le talus va de -5000 m à -200 m sur 300 km, donc le pied du talus est à -5000 m, le haut à -200 m. La plaine abyssale est à -5000 m, donc elle débute exactement au pied du talus. Donc distance = 0 km). ### ### Exercices d’application corrigés **Exercice 1** : Sur un schéma du Pacifique Nord, on identifie une fosse à -11 000 m, une chaîne d’îles volcaniques à 200 km à l’ouest, et une dorsale à 3000 km à l’est. 1. Quel est le nom de la fosse ? **Réponse** : Fosse des Mariannes. 2. Quel phénomène explique la présence des îles volcaniques ? **Réponse** : La subduction de la plaque Pacifique sous la plaque Philippine entraîne la fusion du manteau et le magmatisme de l’arc volcanique. 3. Quelle est la nature de la croûte à l’est de la fosse ? **Réponse** : Croûte océanique jeune, en accrétion à la dorsale. **Exercice 2** : Un élève mesure sur une carte bathymétrique que la profondeur passe de -3000 m à -4000 m sur 200 km de distance à partir de la dorsale. 1. Quelle est la pente moyenne ? **Réponse** : $ \frac{-4000 - (-3000)}{200} = \frac{-1000}{200} = -5 \, \text{m/km} $ (soit 5 m de descente par km). 2. Que signifie cette pente ? **Réponse** : Le fond océanique s’enfonce progressivement en s’éloignant de la dorsale, signe de l’enfouissement et du refroidissement de la lithosphère. --- ## II. Séance 80 : Plancher océanique : fonctionnement d’un rift La dorsale océanique est un rift actif où deux plaques lithosphériques s’éloignent l’une de l’autre. C’est le siège de la création de nouvelle lithosphère océanique. ### ### Fonctionnement d’une dorsale océanique (rift) À la dorsale, la lithosphère subit une extension. Le manteau sous-jacent remonte adiabatiquement, subit une décompression et fond partiellement. Le magma résultant remonte dans la vallée axiale, s’injecte sous forme de dykes et s’extrude en laves en coussin (pillow lavas) qui forment la nouvelle croûte océanique. Ce processus est appelé **accrétion magmatique**. > **Accrétion magmatique** : Processus par lequel du nouveau matériau magmatique est ajouté aux bords d’une fissure en extension, formant ainsi de nouvelle croûte lithosphérique. > **Valee axiale (rift)** : Dépression linéaire au sommet de la dorsale où se localisent l’extension, le volcanisme et la sismicité peu profonde. > **Pillow lavas** : Lavas en coussin, caractéristiques des éruptions sous-marines à débit faible, résultant du refroidissement rapide par l’eau de mer. ### ### Étapes de la formation de la croûte océanique à la dorsale 1. **Extension lithosphérique** : Les plaques s’éloignent, la lithosphère s’amincit et se fracture. 2. **Montée du manteau** : Le manteau asthénosphérique remonte pour combler le vide créé par l’extension (flux de retour). 3. **Fusion par décompression** : La diminution de pression entraîne une fusion partielle du manteau péridotitique (environ 10-20 % de fusion). 4. **Montée et stagnation du magma** : Le magma basaltique, moins dense, remonte et se stocke dans une chambre magmatique peu profonde sous la dorsale. 5. **Intrusion et extrusion** : Le magma s’injecte en dykes verticaux (complexe de dykes) et s’extrude en laves en coussin sur le fond. 6. **Refroidissement et cristallisation** : En profondeur, le magma gabbroïque cristallise lentement ; en surface, le basalte refroidit vite. ### ### Schéma de la structure du complexe ophiolitique (modèle de la croûte océanique) De la surface vers la profondeur : - **Couche 1** : Sédiments océaniques (argiles, boues, oozes calcaires ou siliceux). - **Couche 2** : Lavas en coussin (pillow lavas) et brèches volcaniques → **basalte**. - **Couche 3A** : Dykes verticaux basaltiques → **complexe de dykes**. - **Couche 3B** : Gabbro à grain moyen → **gabbro stratifié**. - **Couche 4** : Péridotite du manteau supérieur (harzburgite, lherzolite) → **mantle océanique**. > **Complexe ophiolitique** : Séquence complète de roches représentant une tranche de croûte océanique et de manteau supérieur, observée sur les continents (ex. : Oman, Chypre) résultant de l’obduction. ### ### Exemple résolu : Identification des roches en fonction de la profondeur à la dorsale À une dorsale, on prélève des échantillons : - À la surface : roche noire, fine, vitreuse, avec des coussins arrondis → **pillow basalt**. - À 500 m de profondeur : roche noire à grains visibles, composée de plagioclase et de pyroxène → **gabbro**. - À 2000 m de profondeur : roche verte sombre, granulaire, composée d’olivine et de pyroxène → **péridotite (lherzolite)**. **Questions** : 1. Quel minéral est caractéristique du gabbro et absent du basalte ? **Réponse** : Aucun ; le gabbro et le basalte ont la même composition minéralogique (plagioclase + pyroxène ± olivine), mais le gabbro a un grain plus gros dû au refroidissement lent. 2. Pourquoi le manteau remonte-t-il sous la dorsale ? **Réponse** : Pour combler le vide créé par l’extension lithosphérique (principe de conservation de masse). 3. Quelle est la profondeur approximative de la chambre magmatique sous une dorsale ? **Réponse** : 1 à 5 km sous le fond océanique. ### ### Exercices d’application corrigés **Exercice 1** : Un échantillon prélevé à la dorsale contient 50 % de plagioclase, 40 % de pyroxène clinopyroxène, 10 % d’olivine. 1. Quelle est la roche ? **Réponse** : Gabbro (si grain gros) ou basalte (si grain fin). Sans information sur le grain, on dit roche gabbroidé. Mais en contexte dorsal, si en profondeur : gabbro. 2. Quel est le système cristallin du plagioclase ? **Réponse** : Triclinique. 3. Quelle réaction se produit lors de la fusion partielle du manteau ? **Réponse** : $ \text{Lherzolite} \xrightarrow{\text{décompression}} \text{Magma basaltique} + \text{Harzburgite résiduelle} $. **Exercice 2** : Pourquoi les lavas en coussin sont-elles caractéristiques des éruptions sous-marines ? **Réponse** : Parce que l’eau de mer refroidit très rapidement la lave au contact, formant une croûte vitreuse qui se déforme sous la pression du magma encore fluide à l’intérieur, créant des formes en coussin. --- ## TP N°21 : Identification des roches du plancher océanique et de leurs minéraux Ce TP permet de reconnaître macroscopiquement et en lames minces les roches constitutives du plancher océanique : basalte, gabbro, péridotite. ### ### Protocole d’identification macroscopique 1. **Observer la couleur** : Basalte (gris foncé à noir), gabbro (gris vert foncé), péridotite (vert olive à brun foncé). 2. **Observer la taille des grains** : Basalte (aphyrique à microlithique, <1 mm), gabbro (phanéroïde, 1-5 mm), péridotite (phanéroïde, souvent >1 mm). 3. **Observer la structure** : Basalte (possibilité de pillow lavas, vesicules, texture vitreuse), gabbro (texture grenue équigranulaire), péridotite (texture grenue, parfois schisteuse si déformée). 4. **Test à l’acide** : Aucune réaction (pas de carbonate). 5. **Dureté** : Supérieure à celle du verre (olivine, pyroxène >5,5). ### ### Identification en lames minces (microscope polarisant) - **Basalte** : - Microlithes de plagioclase (lathes, extinction parallèle, twins carlsbad). - Microlithes de pyroxène (augite, extinction inclinée, couleurs d’interférence du 2nd ordre). - Fond vitreux (isotrope, noir entre nicols croisés). - Présence éventuelle d’olivine (hexagonale, couleurs d’interférence du 3rd ordre, fissures en étoile). - **Gabbro** : - Plagioclase (lathes ou grains tabulaires, twins carlsbad et albite, extinction parallèle). - Pyroxène (augite, grains prismatiques, extinction inclinée, couleurs d’interférence du 2nd ordre). - Olivine éventuelle (hexagonale, couleurs d’interférence du 3rd ordre). - Pas de fond vitreux. - **Péridotite** : - Olivine (hexagonale, couleurs d’interférence du 3rd ordre, fissures en étoile, parfois altérée en iddingsite). - Pyroxène (orthopyroxène et clinopyroxène, couleurs d’interférence du 2nd ordre). - Plagioclase absent ou très rare (dans les lherzolites). - Spinelle éventuel (isotrope, noir, octaédrique). ### ### Tableau récapitulatif des roches et minéraux | Roche | Couleur | Taille des grains | Minéraux principaux | Texture en lame mince | |-------------|---------------|-------------------|--------------------------------------|-------------------------------------------| | Basalte | Noir | <1 mm | Plagioclase, pyroxène, ± olivine | Microlithes + fond vitreux | | Gabbro | Gris vert foncé | 1-5 mm | Plagioclase, pyroxène, ± olivine | Grenue équigranulaire | | Péridotite | Vert olive | >1 mm | Olivine, pyroxène, ± plagioclase | Grenue, olivine hexagonale | ### ### Exercices d’application corrigés **Exercice 1** : En lame mince, on observe des lathes de plagioclase avec twins carlsbad, des grains prismatiques de pyroxène avec extinction inclinée, et un fond noir isotrope. 1. Quelle est la roche ? **Réponse** : Basalte. 2. Quel est le minéral responsable de l’extinction parallèle des lathes ? **Réponse** : Plagioclase. 3. Pourquoi le fond est-il noir entre nicols croisés ? **Réponse** : Parce qu’il est vitreux (isotrope), donc il ne dédouble pas la lumière. **Exercice 2** : Un échantillon est vert olive, avec des grains visibles d’environ 2 mm. En lame mince : grains hexagonaux à hautes couleurs d’interférence, fissures en étoile, associés à des grains prismatiques à couleurs d’interférence du 2nd ordre. 1. Quelle est la roche ? **Réponse** : Péridotite (probablement lherzolite). 2. Quel minéral donne les hautes couleurs d’interférence et la forme hexagonale ? **Réponse** : Olivine. 3. Quel minéral donne les couleurs d’interférence du 2nd ordre ? **Réponse** : Pyroxène (ortho- ou clinopyroxène). --- ## III. Séance 81 : Plancher océanique : mouvements de convergence Aux limites convergentes, deux plaques lithosphériques se rapprochent. Selon leur nature (océanique ou continentale), cela entraîne la subduction ou la collision. ### ### Types de limites convergentes 1. **Subduction océan-ocean** : Une plaque océanique plonge sous une autre plaque océanique → fossé océanique + arc volcanique insulaire. 2. **Subduction océan-continent** : Une plaque océanique plonge sous un continent → fossé océanique + arc volcanique continental. 3. **Collision continent-continent** : Deux plaques continentales convergent → aucune subduction (la croûte continentale est trop légère), mais écrasement, épaississement et formation d’une chaîne de montagnes. > **Subduction** : Processus par lequel une plaque lithosphérique océanique plonge sous une autre plaque en raison de sa densité supérieure, entraînant la formation d’un fossé océanique et, généralement, d’un arc volcanique. > **Fossé océanique** : Dépression linéaire résultant de la flexion de la plaque plongeante devant le point de subduction. > **Arc volcanique** : Chaîne de volcans située sur la plaque supérieure, parallèle au fossé, résultant de la fusion du manteau induite par les fluides provenant de la plaque plongeante. ### ### Mécanisme de la subduction océan-ocean 1. La plaque océanique plus ancienne (plus froide, plus dense) commence à plonger sous la plus jeune. 2. À la fosse, la plaque plongeante fléchit sous l’effet des forces de traction. 3. En profondeur, la plaque subit une métamorphose à haute pression (blueschist, puis eclogite). 4. À environ 100 km de profondeur, la déshydratation de la plaque plongeante libère de l’eau dans le manteau sus-jacent. 5. Cette eau abaisse le point de fusion du manteau péridotitique → fusion partielle → génération de magma basaltique à andésitique. 6. Le magma, moins dense, remonte et volcanise en surface, formant un arc volcanique parallèle à la fosse. 7. À très grande profondeur (>600 km), la plaque plongeante peut se détacher ou se déformer viscéralement. > **Déshydratation de la plaque plongeante** : Libération d’eau provenant des minéraux hydratés (amphibole, mica, chlorite) de la croûte océanique alterée lors de sa descente dans le manteau, provoquant la fusion du manteau sus-jacent. ### ### Exemple résolu : Localisation des phénomènes dans une subduction océan-ocean On considère la subduction de la plaque Pacifique sous la plaque Philippine (fosse des Mariannes). **Questions** : 1. Où se trouve la fosse ? **Réponse** : À l’avant de la plaque plongeante (Pacifique), là où elle commence à fléchir. 2. Où se trouve l’arc volcanique ? **Réponse** : Sur la plaque supérieure (Philippine), à environ 200-300 km à l’ouest de la fosse. 3. À quelle profondeur se produit la déshydratation qui génère le magma ? **Réponse** : Environ 100 km de profondeur sous la fosse. 4. Quelle est la nature du magma généré ? **Réponse** : Basaltique à andésitique, en raison de la fusion du manteau enrichie en eau et en éléments incompatibles. ### ### Exercices d’application corrigés **Exercice 1** : Dans une subduction océan-continent (ex. : Pérou-Chili), on observe un fossé à -8000 m, une chaîne de volcans à 250 km à l’est, et des séismes de plus en plus profonds vers l’est. 1. Quelle plaque plonge ? **Réponse** : La plaque de Nazca (océanique). 2. Quelle plaque est supérieure ? **Réponse** : La plaque sud-américaine (continentale). 3. Pourquoi les séismes sont-ils de plus en plus profonds vers l’est ? **Réponse** : Parce qu’ils se produisent dans la plaque de Nazca qui s’enfonce sous l’Amérique du Sud, suivant le plan de Benioff. 4. Quelle est la cause de l’arc volcanique ? **Réponse** : La déshydratation de la plaque de Nazca à ~100 km de profondeur, provoquant la fusion du manteau sus-jacent sous les Andes. **Exercice 2** : Pourquoi n’y a-t-il pas d’arc volcanique en cas de collision continent-continent (ex. : Himalaya) ? **Réponse** : Parce qu’aucune plaque océanique ne plonge ; les deux croûtes continentales sont trop légères pour subir la subduction, donc il n’y a pas de déshydratation d’une plaque plongeante pour générer du magma. Le manteau n’est pas enrichi en eau à cet endroit. --- ## TP N°22 : Identification des roches magmatiques des zones de subduction sur échantillons et en lames minces Ce TP permet de reconnaître les roches magmatiques caractéristiques des arcs volcaniques : andésite, diorite, parfois basaltique ou rhyolitique. ### ### Protocole d’identification macroscopique 1. **Observer la couleur** : Andésite (gris clair à gris foncé), diorite (gris sel et poivre). 2. **Observer la taille des grains** : Andésite (aphyrique à porphyrique, phénocristaux de 1-5 mm dans une pâte fine), diorite (phanéroïde, 1-5 mm). 3. **Observer les phénocristaux** : Dans l’andésite porphyrique : plagioclase (lathes blancs), amphibole (noir, en prismettes), parfois pyroxène ou biotite. 4. **Test à l’acide** : Aucune réaction. 5. **Dureté** : Supérieure au verre. ### ### Identification en lames minces - **Andésite** : - Phénocristaux de plagioclase (lathes, twins carlsbad et albite, zoning fréquent). - Phénocristaux d’amphibole (hornblende : couleur pleochroïque vert-brun, extinction inclinée, couleurs d’interférence du 2nd ordre). - Phénocristaux éventuels de biotite (mica : couleur pleochroïque brun-vert, extinction parallèle, couleurs d’interférence du 2nd ordre). - Pâte microlithique ou vitreuse : plagioclase et pyroxène microlithes, parfois verre (isotrope). - Présence de microlithes d’oxyde de fer-titanium (ilmenite, magnetite). - **Diorite** : - Plagioclase (lathes ou grains tabulaires, zoning, twins carlsbad et albite). - Amphibole (hornblende, grains prismatiques, couleurs d’interférence du 2nd ordre). - Biotite éventuelle (mica, couleurs d’interférence du 2nd ordre). - Quartz éventuel (en quantité modérée, <20 %, couleurs d’interférence du 3rd ordre, forme irrégulière). - Pas de pâte vitreuse. ### ### Tableau récapitulatif des roches magmatiques des zones de subduction | Roche | Couleur | Taille des grains | Phénocristaux typiques | Minéraux en lame mince | |-----------|-----------------|-------------------|--------------------------------------|-----------------------------------------------------| | Andésite | Gris clair-foncé | Aphyrique à porphyrique | Plagioclase, ± amphibole, ± biotite | Plagioclase, amphibole, biotite, microlithes, verre | | Diorite | Gris sel et poivre | Phanéroïde | Plagioclase, amphibole, ± biotite | Plagioclase, amphibole, biotite, ± quartz | ### ### Exercices d’application corrigés **Exercice 1** : En lame mince d’une roche volcanique, on observe des lathes de plagioclase zonnés, des prismettes d’amphibole hornblende avec pleochroïsme vert-brun, et une pâte microlithique. 1. Quelle est la roche ? **Réponse** : Andésite porphyrique. 2. Quel minéral indique la présence d’eau dans le magma ? **Réponse** : Amphibole (sa présence indique un magma hydrous, typique des zones de subduction). 3. Pourquoi le plagioclase est-il souvent zonné ? **Réponse** : Parce que sa composition change pendant la cristallisation en réponse aux variations de température, de pression et de composition du magma (enrichissement en Na ou en Ca). **Exercice 2** : Une roche plutonique contient 60 % de plagioclase, 30 % d’amphibole, 8 % de biotite, 2 % de quartz. 1. Quelle est la roche ? **Réponse** : Diorite (quartz <20 %, donc pas de granodiorite ni de granite). 2. Quel est le indice de coloration ? **Réponse** : $ \frac{30 + 8 + 2}{100} = 0,40 $ ou 40 % (minéraux colorés : amphibole + biotite + quartz si on le compte, mais généralement quartz est considéré comme minéral clair ; ici, minéraux foncés = amphibole + biotite = 38 %). 3. À quel environnement cette roche est-elle associée ? **Réponse** : Arc volcanique continental (ex. : Andes, Cordillère). --- ## IV. Séance 82 : Plancher océanique : mouvements de convergence (suite et fin) Cette séance approfondit les conséquences de la convergence, notamment le métamorphisme associé à la subduction et la collision, ainsi que la géodynamique des zones de collision continent-continent. ### ### Métamorphisme de subduction Lorsqu’une plaque océanique plonge, elle subit un métamorphisme de haute pression et relativement basse température (faciès blueschist, puis eclogite à plus grande profondeur). Ce métamorphisme enregistre le parcours de la plaque dans le manteau. > **Faciès métamorphique** : Ensemble de minéraux stables dans un domaine de pression et de température donné, caractéristique d’un environnement géologique spécifique. > **Blueschist** : Faciès métamorphique de haute pression et basse température, caractérisé par la présence de glaucophane (amphibole bleue). > **Eclogite** : Faciès métamorphique de très haute pression et température modérée, caractérisé par l’association grenat + omphacite (pyroxène sodique). ### ### Minéraux indicateurs du métamorphisme de subduction - **Glaucophane** : Amphibole Na-rich, couleur bleue pleochroïque, indice de haute pression / basse température. - **Jadéite** : Pyroxène Na-rich (clinopyroxène), couleur verte, indicateur de très haute pression. - **Grenat** : Silicate d’aluminium férrique ou magnésique, présente dans les eclogites et certains schistes. - **Omphacite** : Pyroxène sodico-calcique (Ca, Na)(Mg, Fe)Si₂O₆, caractéristique des eclogites. - **Lawsonite** : Silicate hydraté de calcium et d’aluminium, indicateur de très haute pression et basse température. > **Lawsonite** : Minéral indicateur du métamorphisme de subduction de très haute pression et basse température, formé par l’altération du plagioclase en présence d’eau à haute pression. ### ### Exemple résolu : Identification d’une roche métamorphique de subduction On observe en lame mince : grenat rouge isotrope, omphacite verte à extinction inclinée, traces de glaucophane bleu pleochroïque. 1. Quelle est la roche ? **Réponse** : Eclogite (grenat + omphacite ± glaucophane). 2. Quel minéral indique les conditions de très haute pression ? **Réponse** : Omphacite (et lawsonite si présente, mais ici omphacite suffit). 3. Quelle est l’interprétation géodynamique ? **Réponse** : Cette roche provient d’une plaque océanique qui a subi une subduction profonde (>50 km) puis a été ramenée à la surface (exhumation), typique des ceintures de subduction fossiles. ### ### Collision continent-continent Lorsque deux plaques continentales convergent, aucune ne peut subir la subduction en raison de leur faible densité. Elles entrent en collision, entraînant : - Un écrasement et un épaississement de la croûte (racine crustale). - La formation d’une chaîne de montagnes (orogène). - Un métamorphisme de moyenne à haute pression et température (faciès amphibolite, granulite). - Une déformation importante (plissés, failles, chevauchements). - Peu ou pas de magmatisme associé (pas de subduction donc pas de flux d’eau vers le manteau). > **Orogène** : Chaîne de montagnes résultant de la collision de deux plaques lithosphériques, caractérisée par un épaississement crustal, un métamorphisme régional et une déformation structurale. > **Racine crustale** : Partie épaisse et profonde de la croûte continentale formée sous une chaîne de montagnes par épaississement tectonique. ### ### Exemple résolu : L’Himalaya L’Himalaya résulte de la collision entre la plaque indienne et la plaque eurasiatique. **Questions** : 1. Pourquoi n’y a-t-il pas de fossé océanique ? **Réponse** : Parce qu’il n’y a pas de subduction ; les deux plaques sont continentales et aucune ne peut plonger sous l’autre. 2. Quelle est la preuve de l’épaississement crustal ? **Réponse** : La croûte sous l’Himalaya atteint jusqu’à 70-80 km d’épaisseur (contre ~35 km en moyenne), révélée par la sismologie. 3. Quel type de métamorphisme est attendu ? **Réponse** : Métamorphisme de moyenne à haute pression et température (faciès amphibolite à granulite), avec des minéraux comme le grenat, la staurotide, la sillimanite. 4. Pourquoi y a-t-il peu de volcanisme ? **Réponse** : Parce qu’il n’y a pas de subduction d’une plaque océanique pour fournir de l’eau au manteau et déclencher la fusion. ### ### Exercices d’application corrigés **Exercice 1** : Une roche métamorphique contient du grenat, de la staurotide et de la sillimanite. 1. Quel faciès métamorphique est indiqué ? **Réponse** : Faciès granulite (haute température) ou amphibolite supérieur (staurotide et sillimanite indiquent haute T). 2. À quel environnement tectonique cette roche est-elle associée ? **Réponse** : Collision continent-continent (ex. : racines de chaînes de montagnes comme l’Himalaya ou les Alpes). 3. Quel minéral indique la plus haute température parmi ceux-ci ? **Réponse** : Sillimanite (polymorphe haute T de l’Al₂SiO₅). **Exercice 2** : Pourquoi la lawsonite est-elle un bon indicateur de subduction ? **Réponse** : Parce qu’elle se forme uniquement à haute pression et basse température, conditions typiques du début de la subduction où la plaque plongeante est encore froide mais déjà enfoncée profondément. --- ## V. Séance 83 : Plancher océanique : mouvements de coulissage Aux limites transformantes, deux plaques lithosphériques glissent l’une parallèle à l’autre. Aucune création ni destruction de lithosphère n’y occurs. ### ### Fonctionnement des failles transformantes Les failles transformantes relient généralement des segments de dorsales océaniques ou des segments de fossés. Le mouvement est parallèle à la faille, de type décrochement senestre ou dextre. > **Faille transformante** : Faille lithosphérique où le mouvement relatif des plaques est parallèle à la trace de la faille, sans création ni destruction de croûte. > **Décrochement senestre** : Mouvement où