La Sierra Nevada, ancienne zone de subduction

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Le domaine continental et sa dynamique
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2017 | Académie : Afrique


Afrique • Juin 2017

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 2 • 5 points

La Sierra Nevada, ancienne zone de subduction

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La Sierra Nevada s’étire sur environ 700 km et longe la « Vallée de la Mort » en Californie.

Cette chaîne de montagnes renferme des volcans aujourd’hui inactifs, comme ceux d’Aurora-Bodie, mais aussi un vaste batholithe (en marron foncé sur la carte de droite) constitué de roches grenues formées en profondeur.

À partir de l’exploitation des documents proposés et de vos connaissances, exposez les arguments permettant de montrer que la région de la Sierra Nevada est une ancienne zone de subduction.

document 1 Les roches magmatiques trouvées à l’affleurement dans la Sierra Nevada

a. Les roches volcaniques d’Aurora-Bodie

Photographie d’une lame de roche volcanique observée au microscope polarisant (lumière polarisée analysée)

Schéma interprétatif de la photographie

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ph © Christian Nicollet

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D’après Christian Nicollet

b. Composition minéralogique des principales roches magmatiques

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document 2 Le batholithe de la Sierra Nevada

a. Cartographie de l’affleurement du batholithe de la Sierra Nevada

Le batholithe de la Sierra Nevada est notamment constitué de granodiorite, une roche de la famille des granitoïdes.

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b. Coupe géologique C-D

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D’après G. Zandt et al., Nature, 2004 ; J. W. Shervais, Geosphere, 2005 ; J. Saleeby et al., Geosphere, 2012.

c. Diagramme pression-température et champs de stabilité des minéraux susceptibles de se former dans une croûte océanique

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document 3 Tomographie sismique à l’aplomb de la Sierra Nevada

La tomographie sismique est utilisée en géophysique. Cette technique utilise l’enregistrement de l’arrivée des ondes sismiques émises lors de tremblements de terre.

L’interprétation des temps d’arrivée, les uns relativement aux autres et en différents lieux, permet de remonter aux variations des vitesses de propagation de ces ondes à l’intérieur du globe terrestre.

Les ondes qui accusent un retard par rapport aux autres ont traversé une zone plus chaude et moins dense.

Celles qui ont accéléré ont traversé une zone moins chaude et plus dense.

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D’après J. Unruh et al., Geosphere, 2014

Les clés du sujet

Comprendre le sujet

Le libellé du sujet est sans ambiguïté. Les documents fournis portent sur les caractéristiques pétrographiques des roches de la Sierra Nevada, sur la structure de la région à l’ouest en Californie et sur les données de tomographie sismique : il s’agit d’en extraire des informations qui sont des marqueurs des zones de subduction.

Les informations révèlent une subduction ancienne où une plaque a subducté sous la plaque américaine chevauchante (sans précisions sur la plaque subduite). Il faut donc, dans l’exploitation des documents, être guidé par vos connaissances sur les marqueurs de la subduction.

Bien entendu, puisqu’il s’agit d’une subduction passée, il n’y a pas de données sur la profondeur des foyers sismiques.

Mobiliser ses connaissances

La déshydratation des matériaux de la croûte océanique subduite libère de l’eau qui provoque la fusion partielle de la péridotite mantellique de la plaque chevauchante.

Une fraction des magmas arrive en surface et est à l’origine d’un volcanisme souvent explosif, où les roches résultant de la solidification de la lave sont des andésites. Mais la plus grande partie cristallise en profondeur et donne des roches à structure grenue de type granitoïde.