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Spécialité SVT 1ʳᵉ

Ressources · 1ʳᵉ · Spécialité SVT

Convergence : subduction, magmatisme et collision

Marqueurs de la subduction (fosse, plan de Wadati-Benioff, flux géothermique, tomographie), densité de la lithosphère océanique et convection, métamorphisme et déshydratation de la plaque plongeante, magmatisme de la plaque chevauchante, collision, raccourcissement et épaississement crustal.

À propos de cette page
Un devoir surveillé de deux heures noté sur 20, sans calculatrice comme au bac : un exercice de mobilisation des connaissances sur le magmatisme de subduction et la collision, une plaque jeune qui plonge (pendage, densité moyenne, éclogite), puis un raisonnement sur documents, du métagabbro aux laves de l’arc. Le corrigé détaillé est fourni.
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Devoir surveillé · ★★ et ★★★ · Durée 120 min · Noté sur 20
120:00
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Devoir surveillé – Convergence : subduction, magmatisme et collision

Durée : 120 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Spécialité SVT 1ʳᵉ

Nom : Date : Note : / 20

Les réponses doivent être rédigées et justifiées. Soigne l'orthographe et la présentation.

Exercice 1 – Mobiliser ses connaissances ★★

(6 pts)

Répondez à chaque question par un texte structuré (introduction, développement organisé, conclusion), appuyé sur des exemples.

  1. a)Expliquez l’origine du magmatisme des zones de subduction, depuis l’hydratation de la croûte océanique jusqu’à la mise en place des roches de l’arc. Un schéma légendé d’une zone de subduction est attendu.
  2. b)Expliquez pourquoi la rencontre de deux lithosphères continentales épaissit la croûte, et présentez les structures tectoniques qui en témoignent.

Exercice 2 – Une plaque jeune qui plonge ★★

(6 pts)

Document 1 — Foyers des séismes d’une zone de subduction (valeurs simplifiées), en (distance à la fosse ; profondeur) : (50 km ; 25 km), (150 km ; 75 km), (250 km ; 125 km). On donne tan 26,6° ≈ 0,50.
Document 2 — La lithosphère qui arrive à la fosse a 10 millions d’années ; son épaisseur est d’environ 32 km, dont 7 km de croûte de densité 2,9 ; densité du manteau lithosphérique : 3,3 ; densité de l’asthénosphère : 3,25.
Document 3 — Sous 60 km de profondeur, la croûte de la plaque plongeante est formée d’éclogite, de densité voisine de 3,5 ; la péridotite du manteau a une densité voisine de 3,3.

  1. a)Montrez que les foyers du document 1 dessinent un plan, puis déterminez son pendage.
  2. b)L’arc volcanique se situe à l’aplomb du point où la plaque atteint 100 km de profondeur. Calculez la distance entre la fosse et l’arc.
  3. c)Calculez la densité moyenne de la lithosphère du document 2 et comparez-la à celle de l’asthénosphère.
  4. d)À l’aide du document 3, expliquez pourquoi cette lithosphère plonge malgré tout.

Exercice 3 – Du métagabbro aux laves de l’arc ★★★

(8 pts)

Document 1 — Trois métagabbros d’une même croûte océanique subduite (valeurs simplifiées). A : chlorite, actinote, plagioclase ; 0,3 GPa ; 300 °C. B : glaucophane, plagioclase, reliques de chlorite ; 0,9 GPa ; 360 °C. C : grenat, jadéite, reliques de glaucophane ; 2,0 GPa ; 600 °C. On admet que 1 GPa correspond à environ 33 km.
Document 2 — Teneur en eau (en % de la masse) : A 3,5 % ; B 1,5 % ; C 0,5 %.
Document 3 — Coin de manteau situé au-dessus de la plaque (valeurs simplifiées). À 60 km : géotherme 800 °C, solidus de la péridotite hydratée 1 030 °C. À 90 km : géotherme 1 050 °C, solidus hydraté 1 000 °C, solidus de la péridotite sèche 1 450 °C.
Document 4 — Les volcans de l’arc ont des éruptions explosives ; leurs rhyolites et les granodiorites voisines contiennent de la biotite et de la hornblende, minéraux porteurs de groupements OH.

  1. a)Nommez le faciès de chaque roche du document 1. Calculez la profondeur atteinte par C et le gradient qu’elle a subi, puis caractérisez ce métamorphisme (gradient moyen de la croûte continentale : 30 °C/km).
  2. b)À l’aide des documents 1 et 2, montrez que la plaque se déshydrate et calculez la masse d’eau libérée par tonne de roche entre A et C.
  3. c)Exploitez le document 3 pour montrer à quelle profondeur et pour quelle raison le coin de manteau fond.
  4. d)En une synthèse, reliez les documents 1 à 4 pour expliquer l’origine des roches de l’arc.

Bon courage !

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Corrigé et barème – Convergence : subduction, magmatisme et collision

Durée : 120 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Spécialité SVT 1ʳᵉ

Exercice 1 – Mobiliser ses connaissances ★★

(6 pts)
  1. a)Près de la dorsale, l’eau de mer circule dans la croûte océanique : le gabbro devient un métagabbro à minéraux hydratés (chlorite, actinote), du faciès schistes verts. En subduction, la plaque s’enfonce vite et se réchauffe lentement : métamorphisme HP-BT à l’état solide, schistes bleus (glaucophane) puis éclogite (grenat, jadéite, minéraux anhydres). Ces réactions libèrent de l’eau, qui monte dans le coin de manteau de la plaque chevauchante et abaisse le solidus de la péridotite : le géotherme le dépasse, la péridotite fond partiellement, vers 100 km de profondeur de la plaque. Le magma, riche en eau, remonte : volcanisme explosif (andésites, rhyolites, structure microlitique) et plutons (granodiorites, granites, structure grenue), à minéraux hydroxylés (hornblende, biotite). Schéma : fosse, plaque plongeante et foyers du plan de Wadati-Benioff, eau libérée, coin de manteau qui fond, arc volcanique et pluton. (3)
  2. b)Quand l’océan a disparu par subduction, deux lithosphères continentales se rencontrent ; leurs croûtes, épaisses et peu denses (≈ 2,7), ont la même densité : aucune ne plonge durablement. La convergence se poursuit par un raccourcissement horizontal et un empilement d’écailles : la croûte s’épaissit (≈ 30 km → 50-55 km sous les Alpes, environ 70 km sous le Tibet) et forme une racine crustale, visible sur les profils ECORS. Témoins, à toutes les échelles : plis (jusqu’aux plis couchés), failles inverses, chevauchements (failles inverses à faible pendage, superpositions anormales), nappes de charriage déplacées sur des dizaines de kilomètres. Exemple : l’Himalaya absorbe aujourd’hui environ 2 cm par an de convergence. (3)

Piège — Faire fondre la plaque plongeante : elle fournit l’eau, c’est le coin de manteau de la plaque chevauchante qui fond.

Exercice 2 – Une plaque jeune qui plonge ★★

(6 pts)
  1. a)D’un foyer au suivant : Δd = 100 km, Δp = 50 km ; le rapport Δp ÷ Δd vaut toujours 0,50 : les foyers sont alignés sur un plan incliné, le plan de Wadati-Benioff. tan θ = 0,50, donc θ ≈ 26,6°. (1,5)
  2. b)Depuis le foyer à (50 ; 25), il faut descendre de 75 km ; à raison de 50 km de profondeur pour 100 km de distance, cela demande 150 km : 50 + 150 = 200 km de la fosse. (1,5)
  3. c)ρ = (7 × 2,9 + 25 × 3,3) ÷ 32 = (20,3 + 82,5) ÷ 32 = 102,8 ÷ 32 ≈ 3,21, moins que l’asthénosphère (3,25) : à elle seule, cette jeune lithosphère n’est pas en déséquilibre gravitaire. (1,5)
  4. d)La partie déjà plongée s’est transformée en éclogite, plus dense (≈ 3,5) que le manteau (≈ 3,3) : elle tire le reste de la plaque (traction). Le métamorphisme qui densifie la plaque entretient donc la subduction, même pour une lithosphère jeune. (1,5)

Méthode — Densité moyenne : chaque densité est multipliée par l’épaisseur de sa couche, puis on divise par l’épaisseur totale.

Exercice 3 – Du métagabbro aux laves de l’arc ★★★

(8 pts)
  1. a)A : chlorite + actinote → schistes verts ; B : glaucophane → schistes bleus ; C : grenat + jadéite → éclogite. Profondeur de C : 2,0 × 33 = 66 km ; gradient : 600 ÷ 66 ≈ 9 °C/km, plus de trois fois moins que 30 °C/km : métamorphisme de haute pression et basse température, à l’état solide (reliques), celui d’une plaque froide qui s’enfonce plus vite qu’elle ne se réchauffe. (2)
  2. b)De A à C, les minéraux hydratés (chlorite, actinote, puis glaucophane) sont remplacés par des minéraux anhydres (grenat, jadéite) : chlorite + plagioclase → glaucophane + H2O, puis glaucophane + plagioclase → grenat + jadéite + H2O. Teneurs : 35 kg d’eau par tonne pour A, 5 kg pour C : 30 kg d’eau libérés par tonne, soit 30 ÷ 35 ≈ 86 % de l’eau initiale. (2)
  3. c)À 60 km, 800 °C < 1 030 °C : même hydraté, le manteau reste solide. À 90 km, 1 050 °C > 1 000 °C : le manteau hydraté fond partiellement ; sec, il resterait solide (1 050 °C < 1 450 °C, il manquerait 400 °C). La fusion n’est donc possible, vers 90 km, que parce que l’eau abaisse le solidus. (2)
  4. d)La croûte océanique, hydratée à la dorsale (A), se transforme en plongeant (B, C) et libère son eau. Cette eau monte dans le coin de manteau de la plaque chevauchante, abaisse son solidus et provoque sa fusion partielle. Le magma, riche en eau, remonte : il donne des éruptions explosives (rhyolites) et des plutons (granodiorites) dont la biotite et la hornblende, hydroxylées, gardent la trace de cette eau. Ce n’est pas la plaque plongeante qui fond : elle fournit l’eau. (2)

Piège — Conclure que C a fondu : grenat et jadéite se sont formés à l’état solide, les reliques de glaucophane le prouvent.

Ce document est la propriété intellectuelle de Ben, professeur particulier (benprofparticulier.fr), protégée par le Code de la propriété intellectuelle (art. L. 111-1 et L. 122-4). Il est mis à disposition pour un usage personnel de révision. Toute reproduction, diffusion, mise en ligne ou revente, totale ou partielle, sans autorisation écrite est interdite et constitue une contrefaçon (art. L. 335-2).

Ce contrôle de spécialité SVT 1ʳᵉ en bref

Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Convergence : subduction, magmatisme et collision » : 3 exercices, 120 minutes, noté sur 20. Le sujet et le corrigé sont téléchargeables en PDF, prêts à imprimer, pour travailler comme en classe.

  • Exercice 1 — Mobiliser ses connaissances ★★/ 6 pts
  • Exercice 2 — Une plaque jeune qui plonge ★★/ 6 pts
  • Exercice 3 — Du métagabbro aux laves de l’arc ★★★/ 8 pts

Notions évaluées

Zone de convergence, subduction, plaque plongeante, plaque chevauchante, panneau plongeant, fosse océanique, arc volcanique, plan de Wadati-Benioff, pendage, foyer, lithosphère cassante, asthénosphère ductile, flux géothermique, isotherme, tomographie sismique, anomalie de vitesse, densité moyenne, déséquilibre gravitaire, traction, convection, mouvements descendants et ascendants, hydrothermalisme, métagabbro, métamorphisme, haute pression basse température, faciès schistes verts, chlorite, actinote, faciès schistes bleus, glaucophane, faciès éclogite, grenat, jadéite, relique, déshydratation, coin de manteau, péridotite, solidus, géotherme, fusion partielle, minéral hydroxylé, hornblende, biotite, volcanisme explosif, andésite, rhyolite, structure microlitique, granodiorite, granite, structure grenue, pluton, collision, épaississement crustal, racine crustale, raccourcissement, empilement, pli, faille inverse, chevauchement, superposition anormale, nappe de charriage, profil ECORS.

Pour préparer ce contrôle

  1. Relire le cours et la fiche de révision.
  2. Refaire les exercices corrigés.
  3. Se tester avec le QCM (24 questions).
  4. Faire ce sujet en conditions réelles — 120 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.

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Questions fréquentes sur ce sujet
Combien de temps dure ce contrôle sur « Convergence : subduction, magmatisme et collision » ?
120 minutes pour 3 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
Le corrigé est-il fourni ?
Oui : le corrigé complet est fourni en PDF (bouton « Télécharger le corrigé »), avec le barème exercice par exercice.
Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
Oui : c'est un devoir surveillé complet de 120 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
Ce sujet suit-il le programme de spécialité SVT de première ?
Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Convergence : subduction, magmatisme et collision » du programme officiel de spécialité SVT en première, soit : zones de subduction, fosse, plan de Wadati-Benioff et pendage, lithosphère cassante et asthénosphère ductile, flux géothermique et tomographie ; augmentation de la densité de la lithosphère avec l’âge, déséquilibre gravitaire, traction de la plaque plongeante, convection, vitesse des plaques et subduction ; hydratation de la croûte à la dorsale, métamorphisme et déshydratation (schistes verts, schistes bleus, éclogite) ; fusion partielle du coin de manteau hydraté, diagramme de la péridotite, volcanisme explosif, andésites, rhyolites, granodiorites, granites, minéraux hydroxylés ; collision, épaississement crustal, raccourcissement et empilement, plis, failles inverses, chevauchements, nappes de charriage, profils ECORS, Himalaya.
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Moi c'est Ben, j'ai créé ce site pour aider le plus d'élèves possible, partout en France. Je peux aussi reprendre avec toi ce qui coince en cours particulier : en visio, ou à domicile si tu es à Marseille.

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