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La subduction océanique

I

La genèse de la lithosphère océanique

Au niveau d'une dorsale, il y a accrétion océanique, c'est-à-dire la formation d'un plancher océanique par remontée du magma. Ce magma provient de la fusion partielle de la péridotite présente dans le manteau. C'est la diminution de pression induite par l'amincissement crustal qui est à l'origine de la fusion partielle de la péridotite. Le magma mantellique va remonter à la surface et la formation des différentes roches dépend de son refroidissement :

  • Si le refroidissement est rapide, il y a formation de basalte.
  • S'il est plus lent, il y a formation de gabbro.

Les roches nouvellement formées, constitutives de la lithosphère océanique, repoussent les roches plus anciennes de part et d'autre de la dorsale (à la manière d'un tapis roulant).

II

La répartition des séismes dans une zone de subduction

La tomographie sismique a permis de comprendre la structure interne de la Terre. Cette technique utilise la vitesse des ondes sismiques :

  • Dans les zones chaudes, la vitesse des ondes sismiques a tendance à diminuer.
  • Dans les zones froides, la vitesse des ondes sismiques augmente.

On retrouve les anomalies négatives dans les zones chaudes comme au niveau des dorsales, ce qui montre une remontée de l'asthénosphère. Les anomalies positives sont situées dans les zones froides, comme les zones de subduction, au niveau des fosses océaniques.

La topographie océanique indique des zones plus profondes : les fosses océaniques. Au niveau de ces fosses, la répartition des séismes se fait selon un plan incliné : le plan de Wadati-Benioff.

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Schéma de la répartition des séismes dans une zone de subduction

Ce plan (séismes) indique le plongement d'une plaque subduite sous une plaque chevauchante. Les séismes sont le résultat du frottement des deux plaques l'une contre l'autre : c'est la subduction, qui se produit en contexte de frontière de plaques convergentes.

Subduction

La subduction est le plongement d'une plaque subduite sous une plaque chevauchante dans un contexte de frontière de plaques convergentes.

La subduction de la plaque de Nazca sous la plaque sud-américaine est un exemple de subduction.

Plaque subduite

La plaque subduite est la plaque qui va plonger dans un contexte de subduction. C'est toujours une plaque océanique.

La plaque de Nazca est une plaque subduite.

Plaque chevauchante

La plaque chevauchante est la plaque sous laquelle la plaque subduite plonge. Elle peut être océanique ou continentale.

La plaque sud-américaine est une plaque chevauchante.

III

La limite lithosphère / asthénosphère

Les différences de vitesse d'ondes sismiques au niveau des fosses océaniques montrent une différence de nature physique des roches vers 100 à 200 kilomètres de profondeur : c'est la LVZ qui sépare la lithosphère de l'asthénosphère.

LVZ

La LVZ, ou low velocity zone, est une discontinuité physique qui sépare la lithosphère solide de l'asthénosphère ductile. Elle correspond à un isotherme (zone de même température) d'environ 1300°C.

Les différences de vitesse des ondes sismiques qui se propagent le long de ce plan, par rapport à celles qui s'en écartent, permettent de distinguer la lithosphère et l'asthénosphère.

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Mise en évidence de la vitesse des ondes sismiques dans les 300 premiers kilomètres de la surface de la Terre vers son centre

Lithosphère

La lithosphère correspond à l'ensemble constitué de la croûte et de la partie supérieure du manteau supérieur. C'est la partie supérieure rigide de la Terre, découpée en plaques lithosphériques. Elle peut être océanique ou continentale.

Asthénosphère

L'asthénosphère correspond au manteau supérieur ductile, sur lequel les plaques lithosphériques se déplacent.

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Schéma de la structure interne de la Terre

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