Expliquer les mécanismes du magmatisme en zone de subduction Exercice de connaissances

La subduction est une zone de convergence entre deux plaques lithosphériques dont l'une (océanique) plonge sous la seconde. On observe un fort magmatisme dans ces zones, avec un volcanisme explosif très violent. Nous allons expliquer ici quelle est l'origine de ce magmatisme.

La formation du magma se fait en profondeur et la première chose à déterminer est de savoir quelle roche rentre en fusion. Pour cela, il a été déterminé en laboratoire les conditions de fusion de la péridotite et du basalte. On peut observer que les conditions de température pour la fusion du basalte sont supérieures aux conditions de température de la croûte observées dans la zone de subduction. Ce sont donc les péridotites qui vont fondre partiellement. Si on observe les conditions de pression et de température de la croûte subduite en profondeur, appelées aussi géotherme, on observe que celui-ci croise les conditions de fusion de la péridotite hydratée, appelées solidus de la péridotite hydratée. Cela signifie que les conditions de fusion sont réunies mais seulement si la péridotite du manteau est hydratée. Car quand la péridotite est hydratée, sa température de fusion baisse grandement.

Pour trouver la cause de l'hydratation de la péridotite dans les zones de subduction, il faut s'intéresser au métamorphisme qui a lieu dans la croûte océanique subduite. Initialement, cette croûte océanique formée au niveau des dorsales est constituée de basalte et de gabbro. Au fur et à mesure qu'elle s'éloigne de la dorsale, le gabbro se refroidit et s'hydrate, formant ainsi un métagabbro par transformations métamorphiques hydrothermales. Ce métagabbro est appelé schiste vert et il est riche en minéraux hydratés comme la chlorite et l'actinote. Au moment où la croûte océanique rentre en subduction, celle-ci subit de nouveau des transformations métamorphiques liées à l'augmentation de la pression en profondeur. Le schiste vert se transforme tout d'abord en schiste bleu, avec transformation des minéraux hydratés en glaucophane, qui est un minéral moins hydraté. Puis le schiste bleu se transforme en éclogite, roche possédant des minéraux anhydres comme le grenat et la jadéite. Ces transformations minéralogiques liées au métamorphisme de subduction vont donc libérer de l'eau. Cette eau est diffusée dans le manteau sus-jacent, ce qui va provoquer l'hydratation de la péridotite. La péridotite hydratée va rentrer en fusion partielle, formant ainsi un magma. Ce magma va remonter dans le manteau lithosphérique puis dans la croûte continentale, formant ainsi de plutons granodioritiques en profondeur et des roches volcaniques de type andésite et rhyolite à la surface.