Fiche de révision : Lithosphère et asthénosphère

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.

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benprofparticulier.frSpécialité SVT · Première

Convergence : subduction, magmatisme et collision

Fiche méthode

(SVT 1ʳᵉ spécialité · La Terre, la vie et l’organisation du vivant · La dynamique interne de la Terre)

La démarche face à un document sur une zone de convergence

1. Je repère la donnée : foyers (distance, profondeur), flux, anomalie de vitesse, densités et épaisseurs, minéraux, pression et température, géotherme et solidus, structures (plis, failles).

2. Je calcule avec les unités : pendage, densité moyenne, profondeur (1 GPa ≈ 33 km), gradient, distance fosse-arc, raccourcissement.

3. J’interprète : rapide → froid ; densité > asthénosphère → plongée ; minéraux anhydres → eau libérée ; géotherme au-dessus du solidus → fusion ; superposition anormale → chevauchement.

4. Je conclus par le mécanisme : subduction et sa cause, déshydratation, fusion du coin de manteau, collision.

La clé la plaque plongeante fournit l’eau, le manteau de la plaque chevauchante fournit le magma.

Cas 1 · Calculer le pendage du plan de Wadati-Benioff

Réflexe — deux foyers éloignés ; $\tan θ = \frac{Δ p}{Δ d}$ ; arctan en degrés.

Exemple. Foyers à (40 km de la fosse ; 30 km de profondeur) et (140 km ; 130 km).

$Δ p = 100$ km, $Δ d = 100$ km : $\tan θ = 1$ .

θ = 45° : la plaque plonge du côté où les foyers s’approfondissent.

Attention — Δp en haut ; Δd ÷ Δp donne 90° − θ.

Cas 2 · Dire si une lithosphère peut plonger

Réflexe — $ρ = \frac{e_{c} ρ_{c} + (e - e_{c}) ρ_{m}}{e}$ , puis comparer à l’asthénosphère.

Exemple. Croûte 6 km à 3,0 ; manteau lithosphérique 3,3 ; lithosphère de 60 km ; asthénosphère 3,25.

$ρ = \frac{18 + 54 \times 3, 3}{60} = \frac{196, 2}{60} = 3, 27$ .

3,27 > 3,25 : déséquilibre gravitaire, la lithosphère peut plonger.

Attention — pas de moyenne simple : on pondère par les épaisseurs.

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benprofparticulier.frSpécialité SVT · Première

Cas 3 · Situer une roche métamorphique

Réflexe — minéraux → faciès ; P × 33 → profondeur ; T ÷ profondeur → gradient, comparé à 30 °C/km.

Exemple. Schiste à glaucophane équilibré à 1,0 GPa et 330 °C.

Faciès schistes bleus ; profondeur ≈ 33 km ; gradient ≈ 330 ÷ 33 = 10 °C/km.

Trois fois moins que 30 °C/km : HP-BT, plaque en subduction.

Attention — métamorphisme ≠ fusion : la roche reste solide.

Cas 4 · Expliquer une fusion avec le diagramme de la péridotite

Réflexe — comparer le géotherme au solidus sec puis au solidus hydraté ; fusion là où il les dépasse.

Exemple. À 110 km : manteau à 1 100 °C, solidus sec 1 510 °C, solidus hydraté 990 °C.

1 100 < 1 510 : le manteau sec reste solide.

1 100 > 990 : le manteau hydraté fond partiellement. L’eau rend la fusion possible.

Attention — l’eau abaisse le solidus, elle ne chauffe pas.

Cas 5 · Montrer un raccourcissement et un épaississement

Réflexe — raccourcissement = longueur initiale − longueur actuelle, en % de l’initiale ; épaississement = épaisseur sous la chaîne ÷ épaisseur normale.

Exemple. Série déplissée : 50 km ; longueur actuelle : 35 km. Croûte : 30 km sous la plaine, 63 km sous la chaîne.

Raccourcissement : 15 km, soit 15 ÷ 50 = 30 %.

Épaississement : 63 ÷ 30 = 2,1 : racine crustale.

Attention — diviser par la longueur initiale, pas par l’actuelle.

Les pièges à éviter

Dire que la plaque plongeante fond : c’est le coin de manteau de la plaque chevauchante, hydraté, qui fond.
Croire que l’eau réchauffe le manteau : elle abaisse le solidus.
Lire une anomalie de vitesse positive comme chaude : rapide = froid.
Placer les séismes profonds dans l’asthénosphère : ils sont dans la plaque plongeante, cassante.
Calculer la densité moyenne sans pondérer par les épaisseurs.
Confondre faille inverse (compression, collision) et faille normale (extension).

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À propos de cette page

Cette fiche méthode donne une démarche en quatre temps face à un document sur une zone de convergence, puis un exemple corrigé par partie : pendage du plan de Wadati-Benioff, densité moyenne d’une lithosphère, situation d’une roche métamorphique, fusion du coin de manteau, raccourcissement et épaississement. Elle se termine par six pièges fréquents.

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