Les zones de subduction sont le siège d'une importante activité magmatique. Dans les chaînes de montagnes, le relief tend à disparaître. Les matériaux issus du démantèlement de la chaîne sont ensuite déplacés et donnent naissance à de nouvelles roches. Ainsi, les roches du domaine continental se trouvent en permanence recyclées. Le domaine continental doit être considéré comme un système dynamique dans lequel l'eau joue un rôle fondamental.
Montrer comment l'eau participe à la production de nouveaux matériaux dans les zones de subduction et, par la disparition des reliefs, au recyclage des roches continentales.
Votre exposé se limitera à la seule étude des rôles de l'eau et comportera une introduction, un développement structuré et une conclusion. Elle sera accompagnée d'au moins un schéma illustrant le rôle de l'eau dans la production de nouvelle roche continentale.
Quels sont les minéraux marquants d'une hydratation de la croûte océanique ?
Quels sont les minéraux marquants d'une déshydratation de la croûte océanique ?
Quels sont les minéraux appartenant au faciès éclogite ?
Quel type de roche l'altération des massifs montagneux par l'eau permet-elle de former ?
Quels sont les deux grands types d'altération par l'eau ?
Comment peut-on définir l'altération chimique ?
Comment peut-on définir l'altération mécanique ?
Les zones de subduction sont à l'origine de roches du domaine continental, volcaniques en surface ou plutoniques en profondeur. Ainsi, l'eau est responsable d'une importante activité magmatique source de la formation de ces roches. Au niveau des massifs anciens, les reliefs se sont aplanis. Les matériaux issus de cet aplanissement ont été transportés par l'eau pour donner naissance aux roches sédimentaires, autres roches appartenant au domaine continental. Comment l'eau participe-t-elle à la formation de ces roches continentales et joue un rôle dans le recyclage ? Dans un premier temps, nous montrerons l'action de l'eau dans la formation des roches magmatiques continentales. Puis, dans un second paragraphe, nous nous attarderons sur le rôle de l'eau sur le recyclage des roches de la croûte continentale.
La création de nouveaux matériaux dans les zones de subduction à l'aide de l'eau
Avec le temps, la lithosphère océanique va s'éloigner de la dorsale. Au cours de ce processus, la lithosphère se refroidit, s'épaissit et s'hydrate lors de l'hydrothermalisme. Les roches subissent un métamorphisme de basse pression/basse température. Elles passent par plusieurs états de stabilité : le faciès amphibolitique caractérisé par de la hornblende, le faciès schiste vert caractérisé par de l'actinote, l'épidote et de la chlorite. Les minéraux des roches qui forment cette croûte vont se transformer sous l'action de l'eau. Ces changements métamorphiques vont toucher les basaltes et les gabbros, ce qui entraîne la formation de métabasaltes et de métagabbros. Au cours de la subduction, la lithosphère océanique est soumise à une augmentation importante de pression, et à une augmentation de température toujours progressive. Ce métamorphisme entraîne l'apparition du faciès schiste bleu avec comme minéral la glaucophane. Il y a de ce fait, une déshydratation des schistes verts, c'est-à-dire que ce processus entraîne l'hydratation des péridotites de la plaque chevauchante. Au fur et à mesure du plongement de la plaque subduite sous la plaque chevauchante, la pression augmente. Les schistes bleus passent à un faciès éclogite par le biais d'un métamorphisme haute pression/basse température, caractérisé par de la jadéite et du grenat. Ce métamorphisme génère une déshydratation des schistes bleus qui va accroître l'hydratation de la péridotite.

Le fonctionnement d'une zone de subduction
Cette hydratation de la péridotite va avoir une très grande importance, car à cette profondeur et dans ces conditions de pression et de température, la péridotite anhydre de la plaque chevauchante ne peut pas fondre car elle ne passe pas le solidus. La péridotite est de ce fait hydratée par l'eau qui provient de la déshydratation des roches de la croûte océanique subduite. La température de fusion est abaissée par la présence d'eau avec l'apparition d'un solidus hydratée. Dans ce cas, à la même profondeur et la même température, la péridotite subit une fusion partielle à l'origine d'un magma.

Schématisation permettant de visualiser le solidus hydratée
Ce magma va ainsi être à l'origine des roches de la croûte continentale. S'il refroidit en profondeur, le refroidissement sera lent, il forme des plutons de granitoïdes comme la diorite qui enrichissent la croûte continentale en roches issues du magma du manteau. Mais s'il parvient à la surface, il sera à l'origine d'un volcanisme explosif, caractérisé par des explosions, des nuées ardentes et laves visqueuses, avec libération d'une grande quantité de vapeur d'eau. Cela entraînera la formation de roches microlitiques comme des andésites et des rhyolites. Donc, l'eau a permis la fusion partielle de la péridotite à l'origine des roches continentales.
Le rôle de l'eau dans la dynamique du recyclage des roches continentales
Dans les chaînes de montagnes anciennes, les parties superficielles des reliefs tendent à disparaître à cause de l'altération et l'érosion qui contribuent à l'effacement de ces reliefs qui existent aussi au niveau des montagnes récentes. L'altération représente l'ensemble des modifications physico-chimiques des roches par l'action de l'eau. Il est possible de distinguer deux grands types d'altération ; l'altération mécanique (ou physique) et l'altération chimique.
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L'altération mécanique est la fragmentation des roches par l'action de l'eau qui passe de l'état liquide à l'état solide dans les zones où ont lieu des alternances de gel et de dégel. Le volume de la glace se formant dans ces fissures augmente et entraîne la fragmentation de la roche.
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L'altération chimique est l'hydrolyse des roches par l'eau en emportant certains éléments qui se déposent plus loin sous forme d'argiles. Cette altération est réalisée par l'eau lorsqu'elle s'infiltre dans les diaclases.
L'érosion est l'ensemble des phénomènes externes, comme l'eau ou le vent, qui enlève les matériaux de surface. Ces produits de démantèlement sont ensuite transportés, par l'eau, plus ou moins loin en fonction de leur taille et de leur masse et sédimentent pour donner, par déshydratation et compaction, un autre type de roches continentales : les roches sédimentaires. Ainsi, l'eau est un agent essentiel du démantèlement des matériaux de ces chaînes. La chaîne de montagnes perd des matériaux de surface qui se déposent ailleurs et qui pourront ainsi donner des roches sédimentaires. Les roches sédimentaires sont à leur tour érodées ou subissent un phénomène tectonique comme une collision où elles seront de nouveau modifiées.

Le rôle de l'eau dans le recyclage du matériel continental
L'eau permet ainsi un véritable recyclage des roches continentales : à l'origine des roches magmatiques formées dans les zones de subduction, elle altère et érode les massifs montagneux et transporte les matériaux ainsi arrachés à ces massifs. Ceux-ci sédimentent et reforment une nouvelle roche continentale : les roches sédimentaires. Ces roches vont subir à leur tour les actions de l'eau : les minéraux ainsi formés s'altèrent et se transforment en d'autres minéraux constituant d'autres roches continentales.