magmastisme en zone de subduction

Dynamique des chaînes de montagnes
ludovic198
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magmastisme en zone de subduction

Messagepar ludovic198 » 22 janv. 2017, 15:58

Bonjour,

en terminale S, on aborde le magmatisme en zone de subduction. Dans le rôle de l'hydratation du manteau chevauchant,
on implique seulement la croûte océanique et les étapes de déshydratation lors du passage schiste vert à schiste bleu et au faciès éclogite (sans parler de la pargasite ni de la phlogopite).
Mais est-ce que le manteau de la plaque plongeante joue aussi un rôle? notamment pour une plaque issue d'une dorsale lente qui serait fortement serpentinisée...

De plus, concernant le manteau chevauchant qui subit une fusion partielle, correspond-il bien à du manteau lithosphérique car on est loin de l'isotherme 1300°C?

En vous remerciant du temps pris sur ce forum!

Cordialement

G.Mahéo
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Re: magmastisme en zone de subduction

Messagepar G.Mahéo » 08 févr. 2017, 10:20

Bonjour,
Plusieurs lithologies riches en eau peuvent entrer en subduction : la couverture sédimentaire (eau de porosité, argiles puis micas), la croûte océanique (chlorite, amphiboles) et le manteau serpentinisé (serpentinite, amphibole, chlorite).
Les données de sismologies (par exemple Kawakatsu & Wadata, Sciences, 2007) mettent en évidence une zone d’hydratation du manteau au-dessus du plan de subduction depuis 50 km de profondeur et au moins jusqu’à 150 km qui ne peux s’expliquer simplement par la déshydratation des sédiments et de la croûte océanique. Si on peut évoquer le transport des péridotites serpentinisées depuis la zone de déshydratation de la croute océanique (50-70km) vers des zones plus profondes d’autres réactions de déshydratation plus profondes doivent être prises en compte. Les études de pétrologie expérimentale indiquent que la serpentinite est plus stable à haute pression que les minéraux comme l'amphibole. Dans les zones de subduction la déserpentinisation (transformation de la serpentine en chlorite qui ensuite redonnera de l’olivine et de l’eau) devrait avoir lieu entre 100 et 150 km de profondeur (en fonction du gradient géothermique et de l'angle de subduction). Il s'agit donc d'une source importante de fluide qui en percolant dans le coin mantellique situé au-dessus du plan de subduction va permettre la fusion mantellique. Ainsi, en prenant en compte toutes les sources potentielles d’eau, les modèles numériques s’appuyant sur les données de pétrologie expérimentale suggèrent qu’il existerait une zone de fusion partielle relativement étendue au-dessus du plan de subduction, entre 50 et au moins 150 km de profondeur en lien avec une succession d’épisodes de déshydratation des sédiments, de la croûte océanique et du manteau subducté.
Ceci pose le problème de la localisation du volcanisme en surface qui forme une bande relativement étroite. Une des hypothèses actuelle est que si la zone de fusion partielle en profondeur est relativement étendue, la zone où l’ascension de magma vers la surface est possible est par contre relativement étroite. La localisation de cette zone étant contrôlée par le pourcentage de liquide dans le manteau et la température du manteau. Concrètement si le manteau au-dessus d’une zone de fusion partielle est trop froid les magmas produits cristallisent avant de pouvoir remonter significativement. Par contre si le manteau au-dessus est suffisamment chaud, les magmas vont monter et induire la fusion du manteau environnant ce qui va augmenter leur volume et renforcer leur capacité d’ascension.
Pour plus de détails et des références vous pouvez regarder l’article de synthèse de Grove et al. 2012 publié à l’Annual Review in Earth and Planetary Sciences (accessible en pdf depuis google scholar).

Pour ce qui est du manteau qui fond il peut aussi bien correspondre à du manteau lithosphérique qu’à la partie supérieure de l’asthénosphère. Cependant, dans les zones de subduction l’isotherme 1300°C peut être relativement profond car la lithosphère plongeante refroidit le manteau situé au-dessus d’elle. Cette isotherme va de fait suivre le plan de subduction et peut descendre au-delà de 200 km de profondeur. Il y a alors une petite bande de lithosphère, de quelque kilomètre d’épaisseur qui suit la surface du plan de subduction. A noter que la fusion de manteau lithosphérique ou de la partie supérieure de l’asthénosphère ne joue pas sur la chimie des magmas puisque la limite entre les deux est uniquement thermique et non chimique ou minéralogique. Par contre la profondeur de fusion partielle peut avoir une influence car au-delà de 80 km environs (soit dans la lithosphère) le spinelle des péridotites et remplacé par du grenat, ce qui va avoir une influence sur la composition en certains éléments traces des magmas issus de la fusions partielle des péridotites.

Cordialement


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