La convergence lithosphérique. Introduction à cette partie : Lan

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Partie : La convergence lithosphérique.

Introduction à cette partie :

L'an dernier

, vous avez étudié les zones de divergence (dorsales, rift intracontinentaux) qui

entraînent un éloignement des plaques et une expansion des lithosphères océaniques. Mais que

se passe-t-il dans les zones de convergence, lorsque 2 plaques se confrontent inéluctablement (puisque la surface terrestre n'est pas " extensible Convergence lithosphérique : rapprochement de 2 plaques lithosphériques qui se traduit soit parsoit par une subductionune collision

Un site très complet et ludique...si, si.

http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosgeol/01_decouvrir/index_flash.htm

Partie 1

: La subduction.

Introduction:

Subduction : phénomène de convergence lithosphérique, marquée par la disparition de la lithosphère océanique froide et dense (= plaque plongeante, chevauchée) dans une asthénosphère moins dense, sous une plaque lithosphérique chevauchante qui est soit continentale, soit océanique. ex : Andesex : Japon

Problématiques : Comment reconnaître à la surface de la Terre qu'une zone donnée est une zone de

subduction Pourquoi une lithosphère océanique entre-elle en subduction

I) Les marqueurs de la subduction ( fiche 1/1)

PB : Comment reconnaître une zone de subduction à la surface de la Terre Tp1: Les marqueurs de la subduction (voir correction rubrique TP et fiche d'activité)

1. Présence de reliefs particuliers (Pages 212/213)

On observe les reliefs de deux marges actives (≠ marges passives vues en 1S )

Topographie de la marge active des Andes

:Topographie de la arge active du japon . Images " sismolog » :: http://f.marteau.free.fr/sismolog.htm

Il est ainsi possible de constater la présence de reliefs positifs et négatifs au niveau des marges

actives: . Fosse océanique,(-) . Cordillère ou îles volcaniques (+)

Et éventuellement:

. Un bassin océanique arrière arc.(-) lié à des forces de distension en arrière du relief positif.

. Un prisme d'accrétion(+) au niveau de la fosseLes sédiments qui surmontent le plancher basaltique subissent ces mouvements horizontaux, mais moins denses et peu solidaires de ce plancher, ils sont moins facilement engloutis, s'accumulent et se chevauchent. (page 215)

Parfois ce bourrelet peut s'épaissir jusqu'à émerger localement: c'est le cas de la Barbade, dans

les Caraïbes http://artic.ac-besancon.fr/svt/act_ped/svt_lyc/prem/sismologie/activites/lycee/BARBADE/barbade.htm

Sujet bac

: Antilles 2006 : http://www.didac-tic.fr/bac/ts06antilles/doc3.htm Tous ces reliefs témoignent de déformations importantes qui résultent de contraintes, de forces compressives.

-Présence de plis et de failles inverses, parallèles à l'axe de la fosse, témoigne d'une tectonique

en compression entraînant un raccourcissement horizontal de la lithosphère.

FosseFosseCordillère

Arc insulaire

Bassin

arrière arc

2. Présence d'une forte activité

*activité volcanique (page214)

La répartition des volcans à la surface

de la terre montre leur localisation - Aux frontières de plaques, dans les zones de divergence (dorsales1S) de type basaltique, dans les zones de convergence de type andésitique - Au centre des plaques (points chauds 1S) • Dans les zones de convergence, les volcans s'alignent parallèlement à la marge (Ex : Asie, ceinture de Feu du Pacifique, Cordillères ouest américaines, Méditerranée),ils constituent les reliefs positifs. • Ces volcans témoignent d'une activité magmatique importante qui se traduit par du volcanisme explosif très différent du volcanisme des zones divergentes. La lave produite est très épaisse, visqueuse elle produit une roche caractéristique : l'Andésite. • Ce magmatisme s'accompagne d'un plutonisme important notamment au niveau des

cordillères.(Remontée de laves qui refroidissent dans la croûte, sans être émises à

l'extérieur) (NB : Donc, Présence de roches spécifiques dans les zones de subduction • Les volcans les plus dangereux se trouvent au niveau des marges actives:

Des volcans à découvrir

: http://decobed.club.fr/Annuairevolcans.html - Soufrière aux Antilles : http://www.brgm.fr/brgm/Risques/Antilles/guad/vmons.htm - Mont St Hellens (USA) - Montagne Pelée (Martinique) - Krakatoa (Indonésie) - Pinatubo (Philippines) - Popocatépetl (Mexique) - Vésuve (Italie)... * sismique(216/217) La répartition des séismes à la surface de la terre, se superpose à celle des volcans.

Ils marquent les limites de plaques, mais

- Dans les zones de divergence, ils restent superficiels ou intermédiaires. - Dans les zones de convergence, ils peuvent être anormalement profonds. Lorsque l'on visualise la profondeur des séismes, on constate que les séismes sont situés

d'un seul côté de la fosse (vers la plaque portant le relief positif): plus les séismes sont situés

près de la fosse, moins leurs foyers sont profonds. Exemple des Andes.On peut alors tracer le plan dans lequel s'inscrivent tous les foyers des séismes.

Ce plan s'appelle le plan de Wadati-Bénioff et

il matérialise le plongement de la lithosphère océanique à l'intérieur du manteau, qui est plus chaud et plus dense que la lithosphère plongeante.

Les foyers des séismes sont d'autant plus

profonds qu'ils sont loin de la fosse. En coupe, les séismes se répartissent en profondeur sur une surface inclinée peu épaisse (100Km) appelée le plan de subduction ou plan de wadati-Benioff. La présence des séismes profonds implique la présence en profondeur, d'un matériel " cassant Ce plan est la preuve de la présence en profondeur d'une plaque froide et rigide

cassante, assimilée à une plaque lithosphérique océanique plongeante. Les foyers des sismes

. L'inclinaison du plan de Wadati-Bénioff est variable selon les zones de subduction. (exo

2 p. 233)

NB : La plaque lithosphérique qui plonge peut présenter une pente raide type subduction intra- océanique de Tonga, des petites Antilles ou une pente plus douce, type subduction Andine.

3. Présence d'une double anomalie thermique. (Page218)

Les mineurs le savent très bien, plus on s'enfonce dans la croûte terrestre plus il fait chaud ! Il

existe au sein du globe terrestre un gradient thermique.

En moyenne de 1°C/30m dans la croûte

continentale, ce gradient thermique peut atteindre 1°C/10m dans certaines régions.

La moyenne du flux thermique est de

80mW/m

2

Nous voyons que la T° augmente au niveau de

l'arc volcanique, tandis qu'elle diminue au niveau de la fosse Donc -Anomalie + au niveau du relief + -Anomalie - au niveau du relief - Une anomalie négative : faible flux de chaleur au niveau de la fosse. Le flux négatif est une preuve supplémentaire de la subduction d'une lithosphère océanique froide, dense et rigide dans le manteau asthénosphérique plus chaud et plus ductile. L'enfoncement rapide

(quelques cm/an) ne permet pas aux roches de la lithosphère de se rééquilibrer thermiquement

au contact de l'asthénosphère. Les roches rigides, cassantes de la lithosphère plongeante

subissent des déformations avec rupture à l'origine des séismes. Vers 700 Km de profondeur, la

lithosphère devient plus ductile (augmentation de la température) d'où la disparition des séismes. Une anomalie positive : fort flux de chaleur au niveau de l'arc insulaire ou au niveau de la cordillère. Ce flux élevé au niveau des reliefs positifs s'explique en partie par le volcanisme. • Les isothermes, courbes reliant les points de même température, plongent au niveau des zones de subduction confortant l'idée de la subduction d'une plaque lithosphérique froide en profondeur.

Bilan 1+2+3

Une zone de subduction est donc une marge active,

Marge : zone de transition entre la lithosphère océanique et la lithosphère continentale. marge active : présence d'activité sismique et volcanique.

- La transition océan/continent correspond à une frontière de 2 plaques lithosphériques :

l'une océanique, l'autre continentale. - La transition océan/océan correspond à une frontière de 2 plaques lithosphériques : l'une océanique, l'autre océanique.

(s'oppose à la marge passive, pas d'activité sismique ni volcanique car la transition océan/continent

s'effectue au niveau d'une même plaque, ex : Marge française de l'Océan Atlantique)

Schéma bilan (sismolog) de la zone andine.

Schéma bilan du Japon.

Elles se caractérisent par des marqueurs, topographiques (reliefs), morphologiques (déformations), volcaniques, sismiques et thermiques.

EXO japon Voir correction dans la rubrique "

corrections PB : Quelle est le moteur de la subduction

Synthèse

: voir annexe.

2) Le moteur de la subduction (page 219)

TP td2

: moteur de la subduction /litho. Océanique. En s'éloignant de la dorsale, la lithosphère océanique - vieillit - se refroidit au contact de l'eau de mer

donc l'isotherme 1300°C, marquant la limite entre la lithosphère et l'asthénosphère, s'enfonce

dans le manteau donc la lithosphère océanique s'épaissit. Donc la lithosphère océanique devient plus dense. Le manteau lithosphérique (lithosphère) et l'asthénosphère ont la même composition

chimique et minéralogique (péridotite). La séparation de ces 2 couches repose sur des propriétés

(physiques) différentes liées à la température. Le manteau lithosphérique plus froid est rigide

cassant. L'asthénosphère plus chaude est moins rigide plus visqueuse avec un comportement ductile.

La séparation entre les 2 couches (et le moment où la lithosphère passe de l'état cassant à l'état

ductile) correspond à l'isotherme 1300°C. Question n°1+2 : Les données tomographiques confirment que la lithosphère subduite est froide jusqu'à plus de 600 Km de profondeur. La lithosphère s'enfonce plus vite qu'elle ne se

Partie : La convergence lithosphérique.

Introduction à cette partie :

L'an dernier

, vous avez étudié les zones de divergence (dorsales, rift intracontinentaux) qui

entraînent un éloignement des plaques et une expansion des lithosphères océaniques. Mais que

se passe-t-il dans les zones de convergence, lorsque 2 plaques se confrontent inéluctablement (puisque la surface terrestre n'est pas " extensible Convergence lithosphérique : rapprochement de 2 plaques lithosphériques qui se traduit soit parsoit par une subductionune collision

Un site très complet et ludique...si, si.

http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosgeol/01_decouvrir/index_flash.htm

Partie 1

: La subduction.

Introduction:

Subduction : phénomène de convergence lithosphérique, marquée par la disparition de la lithosphère océanique froide et dense (= plaque plongeante, chevauchée) dans une asthénosphère moins dense, sous une plaque lithosphérique chevauchante qui est soit continentale, soit océanique. ex : Andesex : Japon

Problématiques : Comment reconnaître à la surface de la Terre qu'une zone donnée est une zone de

subduction Pourquoi une lithosphère océanique entre-elle en subduction

I) Les marqueurs de la subduction ( fiche 1/1)

PB : Comment reconnaître une zone de subduction à la surface de la Terre Tp1: Les marqueurs de la subduction (voir correction rubrique TP et fiche d'activité)

1. Présence de reliefs particuliers (Pages 212/213)

On observe les reliefs de deux marges actives (≠ marges passives vues en 1S )

Topographie de la marge active des Andes

:Topographie de la arge active du japon . Images " sismolog » :: http://f.marteau.free.fr/sismolog.htm

Il est ainsi possible de constater la présence de reliefs positifs et négatifs au niveau des marges

actives: . Fosse océanique,(-) . Cordillère ou îles volcaniques (+)

Et éventuellement:

. Un bassin océanique arrière arc.(-) lié à des forces de distension en arrière du relief positif.

. Un prisme d'accrétion(+) au niveau de la fosseLes sédiments qui surmontent le plancher basaltique subissent ces mouvements horizontaux, mais moins denses et peu solidaires de ce plancher, ils sont moins facilement engloutis, s'accumulent et se chevauchent. (page 215)

Parfois ce bourrelet peut s'épaissir jusqu'à émerger localement: c'est le cas de la Barbade, dans

les Caraïbes http://artic.ac-besancon.fr/svt/act_ped/svt_lyc/prem/sismologie/activites/lycee/BARBADE/barbade.htm

Sujet bac

: Antilles 2006 : http://www.didac-tic.fr/bac/ts06antilles/doc3.htm Tous ces reliefs témoignent de déformations importantes qui résultent de contraintes, de forces compressives.

-Présence de plis et de failles inverses, parallèles à l'axe de la fosse, témoigne d'une tectonique

en compression entraînant un raccourcissement horizontal de la lithosphère.

FosseFosseCordillère

Arc insulaire

Bassin

arrière arc

2. Présence d'une forte activité

*activité volcanique (page214)

La répartition des volcans à la surface

de la terre montre leur localisation - Aux frontières de plaques, dans les zones de divergence (dorsales1S) de type basaltique, dans les zones de convergence de type andésitique - Au centre des plaques (points chauds 1S) • Dans les zones de convergence, les volcans s'alignent parallèlement à la marge (Ex : Asie, ceinture de Feu du Pacifique, Cordillères ouest américaines, Méditerranée),ils constituent les reliefs positifs. • Ces volcans témoignent d'une activité magmatique importante qui se traduit par du volcanisme explosif très différent du volcanisme des zones divergentes. La lave produite est très épaisse, visqueuse elle produit une roche caractéristique : l'Andésite. • Ce magmatisme s'accompagne d'un plutonisme important notamment au niveau des

cordillères.(Remontée de laves qui refroidissent dans la croûte, sans être émises à

l'extérieur) (NB : Donc, Présence de roches spécifiques dans les zones de subduction • Les volcans les plus dangereux se trouvent au niveau des marges actives:

Des volcans à découvrir

: http://decobed.club.fr/Annuairevolcans.html - Soufrière aux Antilles : http://www.brgm.fr/brgm/Risques/Antilles/guad/vmons.htm - Mont St Hellens (USA) - Montagne Pelée (Martinique) - Krakatoa (Indonésie) - Pinatubo (Philippines) - Popocatépetl (Mexique) - Vésuve (Italie)... * sismique(216/217) La répartition des séismes à la surface de la terre, se superpose à celle des volcans.

Ils marquent les limites de plaques, mais

- Dans les zones de divergence, ils restent superficiels ou intermédiaires. - Dans les zones de convergence, ils peuvent être anormalement profonds. Lorsque l'on visualise la profondeur des séismes, on constate que les séismes sont situés

d'un seul côté de la fosse (vers la plaque portant le relief positif): plus les séismes sont situés

près de la fosse, moins leurs foyers sont profonds. Exemple des Andes.On peut alors tracer le plan dans lequel s'inscrivent tous les foyers des séismes.

Ce plan s'appelle le plan de Wadati-Bénioff et

il matérialise le plongement de la lithosphère océanique à l'intérieur du manteau, qui est plus chaud et plus dense que la lithosphère plongeante.

Les foyers des séismes sont d'autant plus

profonds qu'ils sont loin de la fosse. En coupe, les séismes se répartissent en profondeur sur une surface inclinée peu épaisse (100Km) appelée le plan de subduction ou plan de wadati-Benioff. La présence des séismes profonds implique la présence en profondeur, d'un matériel " cassant Ce plan est la preuve de la présence en profondeur d'une plaque froide et rigide

cassante, assimilée à une plaque lithosphérique océanique plongeante. Les foyers des sismes

. L'inclinaison du plan de Wadati-Bénioff est variable selon les zones de subduction. (exo

2 p. 233)

NB : La plaque lithosphérique qui plonge peut présenter une pente raide type subduction intra- océanique de Tonga, des petites Antilles ou une pente plus douce, type subduction Andine.

3. Présence d'une double anomalie thermique. (Page218)

Les mineurs le savent très bien, plus on s'enfonce dans la croûte terrestre plus il fait chaud ! Il

existe au sein du globe terrestre un gradient thermique.

En moyenne de 1°C/30m dans la croûte

continentale, ce gradient thermique peut atteindre 1°C/10m dans certaines régions.

La moyenne du flux thermique est de

80mW/m

2

Nous voyons que la T° augmente au niveau de

l'arc volcanique, tandis qu'elle diminue au niveau de la fosse Donc -Anomalie + au niveau du relief + -Anomalie - au niveau du relief - Une anomalie négative : faible flux de chaleur au niveau de la fosse. Le flux négatif est une preuve supplémentaire de la subduction d'une lithosphère océanique froide, dense et rigide dans le manteau asthénosphérique plus chaud et plus ductile. L'enfoncement rapide

(quelques cm/an) ne permet pas aux roches de la lithosphère de se rééquilibrer thermiquement

au contact de l'asthénosphère. Les roches rigides, cassantes de la lithosphère plongeante

subissent des déformations avec rupture à l'origine des séismes. Vers 700 Km de profondeur, la

lithosphère devient plus ductile (augmentation de la température) d'où la disparition des séismes. Une anomalie positive : fort flux de chaleur au niveau de l'arc insulaire ou au niveau de la cordillère. Ce flux élevé au niveau des reliefs positifs s'explique en partie par le volcanisme. • Les isothermes, courbes reliant les points de même température, plongent au niveau des zones de subduction confortant l'idée de la subduction d'une plaque lithosphérique froide en profondeur.

Bilan 1+2+3

Une zone de subduction est donc une marge active,

Marge : zone de transition entre la lithosphère océanique et la lithosphère continentale. marge active : présence d'activité sismique et volcanique.

- La transition océan/continent correspond à une frontière de 2 plaques lithosphériques :

l'une océanique, l'autre continentale. - La transition océan/océan correspond à une frontière de 2 plaques lithosphériques : l'une océanique, l'autre océanique.

(s'oppose à la marge passive, pas d'activité sismique ni volcanique car la transition océan/continent

s'effectue au niveau d'une même plaque, ex : Marge française de l'Océan Atlantique)

Schéma bilan (sismolog) de la zone andine.

Schéma bilan du Japon.

Elles se caractérisent par des marqueurs, topographiques (reliefs), morphologiques (déformations), volcaniques, sismiques et thermiques.

EXO japon Voir correction dans la rubrique "

corrections PB : Quelle est le moteur de la subduction

Synthèse

: voir annexe.

2) Le moteur de la subduction (page 219)

TP td2

: moteur de la subduction /litho. Océanique. En s'éloignant de la dorsale, la lithosphère océanique - vieillit - se refroidit au contact de l'eau de mer

donc l'isotherme 1300°C, marquant la limite entre la lithosphère et l'asthénosphère, s'enfonce

dans le manteau donc la lithosphère océanique s'épaissit. Donc la lithosphère océanique devient plus dense. Le manteau lithosphérique (lithosphère) et l'asthénosphère ont la même composition

chimique et minéralogique (péridotite). La séparation de ces 2 couches repose sur des propriétés

(physiques) différentes liées à la température. Le manteau lithosphérique plus froid est rigide

cassant. L'asthénosphère plus chaude est moins rigide plus visqueuse avec un comportement ductile.

La séparation entre les 2 couches (et le moment où la lithosphère passe de l'état cassant à l'état

ductile) correspond à l'isotherme 1300°C. Question n°1+2 : Les données tomographiques confirment que la lithosphère subduite est froide jusqu'à plus de 600 Km de profondeur. La lithosphère s'enfonce plus vite qu'elle ne se