Exercice II-B. Résoudre un problème scientifique (Enseignement Obligatoire). 6 points.
La convergence lithosphérique et ses effets
A partir de l'étude des documents 1 et 2, donnez les arguments en faveur de l'hypothèse selon laquelle les deux roches récoltées à l'île de Groix résultent de la subduction ancienne d'une lithosphère océanique, conformément au modèle théorique présenté dans le document de référence.
Document 1 : deux roches métamorphiques échantillonnées à l'île de Groix.
A l'île de Groix affleurent des roches métamorphiques variées. les deux échantillons ont été analysés, leur composition chimique globale est celle d'un basalte océanique. Ils ont été datés entre 350 et 370 millions d'années par une méthode géochronologique "Rubidium-Strontium".
Document 2 : diagramme Pression - Température des domaines de stabilité de quelques associations minérales déterminées expérimentalement pour des roches de composition basaltique.
Document de référence :
Coupe simplifiée : un des modèles de zone de subduction.:
Corrigé personnel qui n'engage que moi :
On cherche à savoir si les deux roches de l'île de Groix résultent bien de la subduction ancienne d'une lithosphère océanique.
Le document 1 présente les deux roches métamorphiques de l'île de Groix. Ce sont des roches ayant subi des transformations à l'état solide à cause de changements de conditions de pression et température.
Si ces roches résultent d'une subduction ancienne alors on devrait retrouver les traces d'une augmentation importante de pression.
I-Place des échantillons dans le diagramme PT.
L'échantillon est un schiste bleu contenant entre autre du glaucophane et des plagioclases, et surtout du grenat de type G1, dont les conditions de stabilité sont : température de 400 °c et pression de 0.9.GPa. Ces informations nous permettent de placer cette roche dans le diagramme pression-température (doc 2) présentant les zones de stabilité pour des associations minérallogiques de roches dérivant du basalte : dans la zone B.
L'échantillon 2 est une éclogite contenantde la jadéite et un grenat. L'association grenat - jadéite permet de placer la roche dans la zone D du diagramme.
II-Indices d'augmentation de pression.
Le grenat contenu dans l'échantillon 2 est composé de deux zones : une zone centrale fait du grenat G1 et une zone périphérique faite du grenat G2. Etant donné qu'un minéral croît par sa périphérie, la zone centrale est plus ancienne que la zone périphérique , donc G1 est relativement plus ancien que G2. Cette roche contient donc des traces de son évolution : elle contient encore du grenat G1... cela signifie donc qu'elle se trouvait auparavant à 400°C et à une pression de 0.9 GPa (soit une profondeur de 30 km environ). G2 indique que, plus tard, cette roche s'est enfouie plus profondément : 1.8 GPa, soit une profondeur de 70 km environ et portée à une température de 500 °C. Donc, durant sa croissance, le grenat de l'échantillon 2 a subi une augmentation de température et de pression (donc de profondeur). On peut représenter un trajet PT-t tel que celui-ci :
On
en conclut que le métamorphisme est ici de type basse température
et haute pression...
III-Une ancienne subduction.
Le type de métamorphisme mis en évidence est typique des zones de subduction. les roches subductées subissent en effet une augmentation importante de pression. En effet, l'éclogite de l'échantillon 2 est un ancien schiste bleu ressemblant à celui de l'échantillon 1, qui a subi une augmentation de température et surtout de pression.
L'échantillon 1 dérive de la transformation d'un basalte qui se trouvait en surface et qui composait la lithosphère ocanique qui a subducté (même composition chimique et même structure microlitique : les plagioclases sont microscopiques).
Enfin, il s'agit d'une lithosphère ancienne car la fermeture du système de ces roches (le moment de leur formation) est datée de 350 à 370 Ma.
