La production de nouveaux matériaux continentaux

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Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Le domaine continental et sa dynamique

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Les zones où il y a production de matériaux continentaux sont des régions volcaniques, le plus souvent liées aux zones de subduction. Ces zones se caractérisent par un volcanisme de type explosif et par la formation de roches plutoniques. C’est la plaque chevauchante de ces zones de subduction qui portent les volcans.

 

Voyons d’abord quelles sont les roches qui apparaissent lors de la formation de la lithosphère continentale.

· Lors de la formation de la lithosphère continentale, on observe des roches effusives à structure microlithique, essentiellement des rhyolites et des andésites. La rhyolite a une composition chimique proche de celle du granite. Ses minéraux essentiels sont le quartz, les feldspaths potassiques et les plagioclases sodiques. On y trouve également des minéraux ferromagnésiens comme la biotite et l’amphibole. En revanche, l’andésite, de couleur gris clair, ne contient pas de quartz. Ses minéraux sont essentiellement des plagioclases et des minéraux ferromagnésiens, comme l’amphibole et la biotite.

· On observe également des roches plutoniques à structure grenue, qui proviennent du refroidissement lent d’un magma qui cristallise totalement. Ces roches sont regroupées sous le nom de granitoïdes. Rappelons que les granitoïdes sont essentiellement des granites et des granodiorites et ont donc une composition minéralogique proche de celle du granite. Les minéraux présents sont le quartz, les feldspaths plagioclases, les feldspaths potassiques présents uniquement dans le granite, la biotite et l’amphibole.

 

Voyons ensuite d’où viennent les magmas à l’origine des roches continentales.

· Le magma à l’origine des roches continentales se forme, par fusion partielle, à partir de la péridotite du manteau de la plaque chevauchante, à une profondeur d’environ 100 kilomètres. Ce n’est donc pas la lithosphère océanique plongeante qui subit la fusion partielle.

· Cependant, la lithosphère océanique en subduction constitue le système déclencheur de la fusion partielle de la péridotite de la plaque chevauchante. En effet, cette lithosphère subit des transformations métamorphiques au cours de sa subduction.

· Au démarrage, la croûte océanique qui subducte est formée de minéraux hydroxylés, c’est-à-dire riches en eau. La transformation métamorphique, liée à l’augmentation de pression à laquelle sont soumises ces roches en subduction, aboutit à la formation de minéraux non hydroxylés.

· Vous pouvez vous demander ce que devient l’eau. En fait la libération d’eau qui accompagne la transformation métamorphique va imprégner la péridotite de la plaque chevauchante. Cette eau abaisse la température à laquelle la péridotite commence à fondre, ce qui fait que, vers 100 kilomètres de profondeur, naît le magma résultant de cette fusion partielle.

· Ce magma remonte dans les couches sus-jacentes, c’est-à-dire le manteau lithosphérique puis la croûte continentale, où il est stocké dans des chambres magmatiques. Le magma résultant donne des volcans andésitiques, lorsqu’il parvient en surface, et des plutons de granitoïdes lorsqu’il reste en profondeur. Ces roches s’ajoutent bien entendu à la croûte continentale déjà existante.

· Rappelez-vous que les matériaux continentaux actuels sont formés à partir d’un magma contaminé par la croûte granitique existante qu’il doit traverser. Cela explique que le magma initial basaltique se transforme en un magma andésitique et de type granitoïde.

Que peut-on dire sur la naissance de la croûte initiale entre – 4 et – 2,5 milliards d’années ?

· Le scénario que nous venons de décrire et qui conduit à la formation de nouveaux matériaux continentaux ne peut pas expliquer ce qui s’est passé au départ, c’est-à-dire au début de l’Archéen, il y a 3,8 milliards d’années. En effet, à cette époque, la Terre est encore très chaude, les continents n’existent pas et la subduction ne concerne que des plaques océaniques. La plaque océanique plongeante, hydratée par l’eau des océans, fond à faible profondeur.

· Par la suite, les deux processus, fusion de la croûte océanique hydratée et fusion du manteau hydraté, interviennent l’un et l’autre. Encore plus tard, la Terre se refroidissant, seule la fusion partielle du manteau est à l’origine des matériaux de la croûte continentale, et c’est encore ce qui se passe actuellement.

Récapitulons.

· Il y a 4 milliards d’années, la croûte continentale n’existait pas. Pendant toute la période de l’Archéen, le magma à l’origine de la croûte continentale s’est formé par fusion partielle de la croûte océanique en subduction.

· Actuellement, la croûte océanique plongeante est métamorphisée et se déshydrate avant sa température de fusion. L’eau libérée permet la fusion partielle du manteau de la plaque chevauchante. Le magma ainsi formé peut donner, par cristallisation fractionnée et contamination, des magmas de type andésitique et granitoïde.

· Cependant, on pense que, depuis 250 millions d’années, la croissance de la croûte continentale est nulle. En effet le volume de croûte produit est égal au volume disparaissant lors de la contamination du magma mantellique. On estime que 80 % de la croûte continentale s’est formée entre – 3,8 et – 2,5 milliards d’années.