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
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile ★ — 12 questions
Sur quelle plaque se trouve l’arc volcanique d’une zone de subduction ?
- A. Sur la plaque plongeante
- B. Sur la plaque chevauchante
- C. Dans l’axe de la fosse
- D. Sur la dorsale la plus proche
Réponse
B. Sur la plaque chevauchante — Le magmatisme naît dans le coin de manteau situé sous la plaque chevauchante : l’arc est sur cette plaque, parallèle à la fosse.
Que matérialise le plan de Wadati-Benioff ?
- A. La base de la plaque chevauchante
- B. La limite entre le manteau et le noyau
- C. Le toit de l’asthénosphère ductile
- D. Le panneau plongeant, froid et cassant
Réponse
D. Le panneau plongeant, froid et cassant — Les foyers des séismes jalonnent la plaque qui plonge : elle reste assez froide pour casser.
D’où vient l’eau contenue dans la croûte océanique qui arrive à la fosse ?
- A. De l’eau de mer, près de la dorsale
- B. Du manteau de la plaque chevauchante
- C. Des magmas de l’arc volcanique voisin
- D. De la fusion de la plaque plongeante
Réponse
A. De l’eau de mer, près de la dorsale — Près de la dorsale, l’eau de mer circule dans la croûte et forme des minéraux hydratés (faciès schistes verts).
Quel faciès la croûte océanique atteint-elle aux plus grandes profondeurs ?
- A. Le faciès schistes verts
- B. Le faciès schistes bleus
- C. Le faciès éclogite
- D. Le métagabbro à chlorite
Réponse
C. Le faciès éclogite — Schistes verts, puis schistes bleus, puis éclogite à grenat et jadéite : la pression augmente avec la profondeur.
Quelle structure présente une granodiorite ?
- A. Microlitique : microlites et verre
- B. Vitreuse : du verre sans cristaux
- C. Grenue : tous les cristaux visibles
- D. Microlitique avec des phénocristaux
Réponse
C. Grenue : tous les cristaux visibles — Cristallisée lentement en profondeur, la granodiorite a tous ses cristaux visibles et jointifs.
Quel minéral hydroxylé trouve-t-on dans les roches magmatiques des arcs ?
- A. La hornblende
- B. La jadéite, un pyroxène
- C. L’olivine
- D. Le grenat
Réponse
A. La hornblende — La hornblende (une amphibole) et la biotite portent des groupements OH : elles témoignent d’un magma riche en eau.
Dans quel contexte se forment surtout les failles normales ?
- A. En compression, dans les chaînes de collision
- B. Dans la plaque plongeante, en profondeur
- C. Dans le cœur des plis couchés
- D. En extension, aux dorsales et dans les rifts
Réponse
D. En extension, aux dorsales et dans les rifts — Une faille normale traduit un étirement ; dans une chaîne de collision, la compression produit des failles inverses et des chevauchements.
Comment la croûte s’épaissit-elle lors d’une collision ?
- A. Par accumulation de laves andésitiques
- B. Par raccourcissement et empilement
- C. Par dilatation de la croûte chauffée
- D. Par dépôt de sédiments
Réponse
B. Par raccourcissement et empilement — Les deux croûtes, de même densité, ne plongent pas : la croûte se raccourcit à l’horizontale et se découpe en écailles qui s’empilent.
Que montre un profil sismique ECORS sous une chaîne de montagnes ?
- A. Des écailles empilées et une racine crustale
- B. Les anomalies magnétiques du plancher océanique
- C. La composition chimique du noyau
- D. L’âge des sédiments des fonds océaniques
Réponse
A. Des écailles empilées et une racine crustale — Les ondes réfléchies dessinent les écailles de croûte empilées et un Moho qui s’enfonce sous la chaîne.
Quel facteur contrôle surtout le plongement d’une lithosphère océanique ?
- A. L’augmentation de sa température
- B. La présence d’un volcan sur elle
- C. L’augmentation de sa densité
- D. Le poids de l’eau de mer au-dessus
Réponse
C. L’augmentation de sa densité — En vieillissant, la lithosphère s’épaissit et s’alourdit ; plus dense que l’asthénosphère, elle peut plonger.
Qu’appelle-t-on le coin de manteau ?
- A. La croûte de la plaque plongeante
- B. L’asthénosphère située sous la dorsale voisine
- C. Le manteau situé sous la plaque plongeante
- D. Le manteau situé sous la plaque chevauchante
Réponse
D. Le manteau situé sous la plaque chevauchante — C’est la péridotite comprise entre la plaque chevauchante et le haut de la plaque plongeante : c’est elle qui fond.
Que cartographie la tomographie sismique ?
- A. La température exacte des roches
- B. Les écarts de vitesse des ondes à PREM
- C. La profondeur des foyers des séismes
- D. La composition chimique des magmas
Réponse
B. Les écarts de vitesse des ondes à PREM — Elle compare les vitesses mesurées à celles du modèle PREM : une anomalie positive signale une roche froide, une anomalie négative une roche chaude.
Niveau moyen ★★ — 12 questions
Foyers à (30 km de la fosse ; 20 km de profondeur) et (230 km ; 100 km). Le pendage vaut environ :
- A. 68,2°
- B. 23,6°
- C. 21,8°
- D. 40,0°
Réponse
C. 21,8° — tan θ = 80 ÷ 200 = 0,4, d’où θ ≈ 21,8°. 68,2° vient du rapport inversé (angle complémentaire).
Une éclogite s’est équilibrée à 2,4 GPa (1 GPa ≈ 33 km). Elle a été enfouie vers :
- A. 79 km
- B. 24 km
- C. 7 km
- D. 240 km
Réponse
A. 79 km — 2,4 × 33 = 79,2, soit environ 79 km.
Une roche équilibrée à 1,5 GPa et 400 °C a subi un gradient d’environ :
- A. 267 °C/km
- B. 30 °C/km
- C. 0,12 °C/km
- D. 8 °C/km
Réponse
D. 8 °C/km — Profondeur ≈ 1,5 × 33 = 49,5 km ; 400 ÷ 49,5 ≈ 8 °C/km. 267 vient d’une division par 1,5 sans conversion en kilomètres.
Croûte de 5 km à 3,0, manteau lithosphérique à 3,3, lithosphère de 75 km. Densité moyenne :
- A. 3,15
- B. 3,28
- C. 3,30
- D. 3,02
Réponse
B. 3,28 — (5 × 3,0 + 70 × 3,3) ÷ 75 = (15 + 231) ÷ 75 = 3,28. 3,15 est la moyenne simple, qui oublie les épaisseurs.
Pendage de 20° (tan 20° ≈ 0,364), plaque à 91 km sous l’arc. Distance fosse-arc :
- A. 250 km
- B. 33 km
- C. 91 km
- D. 97 km
Réponse
A. 250 km — d = 91 ÷ 0,364 = 250 km. 33 km vient d’une multiplication par la tangente au lieu d’une division.
Une couche déplissée mesure 80 km et en occupe aujourd’hui 52. Son raccourcissement vaut :
- A. 54 %
- B. 65 %
- C. 35 %
- D. 28 %
Réponse
C. 35 % — 80 − 52 = 28 km ; 28 ÷ 80 = 0,35, soit 35 %. 54 % vient d’une division par la longueur actuelle.
La croûte passe de 32 km sous la plaine à 56 km sous la chaîne. Elle est :
- A. 24 fois plus épaisse
- B. 1,75 fois plus épaisse
- C. 0,57 fois plus épaisse
- D. 2,4 fois plus épaisse
Réponse
B. 1,75 fois plus épaisse — 56 ÷ 32 = 1,75 : 24 km de plus, une racine crustale. 24 est la différence, pas le rapport.
Un océan large de 1 500 km se ferme à 5 cm par an. La collision commencera dans environ :
- A. 300 millions d’années
- B. 3 millions d’années
- C. 0,3 million d’années
- D. 30 millions d’années
Réponse
D. 30 millions d’années — 1 500 km = 150 000 000 cm ; 150 000 000 ÷ 5 = 30 000 000 ans, soit 30 millions d’années. Les autres réponses viennent d’une erreur de conversion (1 km = 100 000 cm).
Un schiste bleu équilibré à 1,4 GPa a subi un gradient de 9 °C/km (1 GPa ≈ 33 km). Sa température était d’environ :
- A. 13 °C
- B. 297 °C
- C. 1 386 °C
- D. 416 °C
Réponse
D. 416 °C — Profondeur ≈ 1,4 × 33 = 46,2 km ; 46,2 × 9 ≈ 416 °C. 1 386 °C suppose le gradient continental (30 °C/km), 13 °C oublie la conversion en kilomètres, 297 °C multiplie 9 par 33.
PREM prévoit 8,00 km/s ; on mesure 8,12 km/s dans une bande inclinée. On en déduit :
- A. +1,5 % : une roche plus chaude
- B. +1,5 % : une roche plus froide
- C. −1,5 % : une roche plus froide
- D. +0,12 % : une roche plus froide
Réponse
B. +1,5 % : une roche plus froide — (8,12 − 8,00) ÷ 8,00 × 100 = +1,5 % ; ondes plus rapides = roche plus froide : la plaque plongeante.
À 80 km : géotherme 940 °C, solidus hydraté 1 010 °C, solidus sec 1 420 °C. Le manteau :
- A. reste solide, même hydraté
- B. fond partiellement s’il est hydraté
- C. fond même sans eau
- D. fond entièrement
Réponse
A. reste solide, même hydraté — 940 °C reste sous les deux solidus : même hydraté, le manteau ne fond pas à cette profondeur.
Flux géothermique : 35 mW/m² à la fosse, 98 mW/m² sous l’arc. Le flux de l’arc vaut :
- A. 63 fois celui de la fosse
- B. 0,36 fois celui de la fosse
- C. 2,8 fois celui de la fosse
- D. 3,5 fois celui de la fosse
Réponse
C. 2,8 fois celui de la fosse — 98 ÷ 35 = 2,8. La différence (63 mW/m²) n’est pas un rapport.
Niveau difficile ★★★ — 12 questions
Dans le cas général, d’où proviennent les magmas des arcs volcaniques ?
- A. De la croûte de la plaque plongeante qui fond
- B. Des sédiments de la fosse qui fondent
- C. De l’asthénosphère sous la plaque plongeante
- D. Du coin de manteau hydraté qui fond en partie
Réponse
D. Du coin de manteau hydraté qui fond en partie — La plaque plongeante reste trop froide pour fondre : elle libère l’eau qui fait fondre le coin de manteau de la plaque chevauchante.
« L’eau fait fondre le manteau en le réchauffant. » Quelle correction faut-il apporter ?
- A. L’eau refroidit le manteau et empêche sa fusion
- B. L’eau abaisse le solidus ; le géotherme reste le même
- C. L’eau reste piégée dans la plaque plongeante
- D. L’eau vient du manteau, pas de la plaque
Réponse
B. L’eau abaisse le solidus ; le géotherme reste le même — L’eau n’apporte pas de chaleur : elle abaisse la température de début de fusion, que le géotherme dépasse alors.
À 300 km, la plaque plongeante produit des séismes, pas l’asthénosphère qui l’entoure. Pourquoi ?
- A. L’asthénosphère, chaude, est ductile
- B. L’asthénosphère est entièrement liquide
- C. L’asthénosphère est plus dense que la plaque
- D. L’asthénosphère ne subit aucune contrainte
Réponse
A. L’asthénosphère, chaude, est ductile — Un séisme exige une roche cassante : la plaque, froide, l’est encore ; l’asthénosphère, solide mais chaude, se déforme sans casser.
Les magmas des arcs, moins denses que le manteau, restent dans la plaque chevauchante. À long terme, les zones de subduction :
- A. font fondre la plaque plongeante
- B. fabriquent de la nouvelle croûte océanique
- C. fabriquent de la croûte continentale
- D. épaississent la plaque qui plonge
Réponse
C. fabriquent de la croûte continentale — Les magmas cristallisent en plutons ou s’épanchent en surface sur la plaque chevauchante : ils s’ajoutent à la croûte, les zones de subduction fabriquent de la croûte continentale. La plaque plongeante ne fond pas.
Pourquoi la croûte de la plaque plongeante subit-elle un métamorphisme de basse température ?
- A. La forte pression empêche sa température de monter
- B. Elle s’enfonce plus vite qu’elle ne se réchauffe
- C. L’eau qu’elle libère la refroidit sans cesse
- D. Le manteau qui l’entoure est plus froid qu’elle
Réponse
B. Elle s’enfonce plus vite qu’elle ne se réchauffe — Froide, la plaque descend vite dans un manteau plus chaud et ne se réchauffe que lentement : la pression monte beaucoup, la température peu (HP-BT).
Pourquoi l’arc volcanique est-il plus loin de la fosse quand le pendage est faible ?
- A. Le magma remonte en oblique sur des centaines de km
- B. Le manteau est plus chaud près de la fosse
- C. Les séismes éloignent les volcans de la fosse
- D. La plaque atteint ≈ 100 km plus loin de la fosse
Réponse
D. La plaque atteint ≈ 100 km plus loin de la fosse — L’arc se forme à l’aplomb de la zone où la plaque se déshydrate, vers 100 km de profondeur ; avec un faible pendage, cette profondeur est atteinte loin de la fosse.
Lors d’une collision, pourquoi aucune des deux lithosphères continentales ne plonge-t-elle durablement ?
- A. Leurs croûtes, peu denses, ont une même densité
- B. Elles sont plus froides que les lithosphères océaniques
- C. La fosse, remplie de sédiments, bloque leur mouvement
- D. Les volcans de l’arc les soudent
Réponse
A. Leurs croûtes, peu denses, ont une même densité — Les croûtes continentales, épaisses et peu denses (≈ 2,7), ont la même densité : aucune ne s’enfonce durablement dans le manteau ; la convergence se poursuit par raccourcissement et empilement.
Pourquoi la densité moyenne d’une lithosphère océanique augmente-t-elle avec son âge ?
- A. Sa croûte s’épaissit à chaque million d’années
- B. Elle se réchauffe en quittant la dorsale
- C. Son manteau lithosphérique, dense, s’épaissit
- D. Elle se charge d’eau en vieillissant
Réponse
C. Son manteau lithosphérique, dense, s’épaissit — La croûte garde la même épaisseur ; c’est le manteau lithosphérique, plus dense, qui s’ajoute par le bas en refroidissant.
Un même arc émet des andésites et des rhyolites, plus riches en silice. Comment l’expliquer ?
- A. La rhyolite a refroidi bien plus lentement
- B. Chaque lave vient d’une plaque plongeante différente
- C. Le magma s’est modifié en remontant vers la surface
- D. La rhyolite vient de la fusion de la plaque plongeante
Réponse
C. Le magma s’est modifié en remontant vers la surface — En montant, le magma perd ses premiers cristaux, pauvres en silice, et peut assimiler des roches : le liquide s’enrichit en silice. La vitesse de refroidissement change la structure, pas la composition.
Une série raccourcie de 40 % mesure aujourd’hui 66 km. Sa longueur initiale était de :
- A. 110 km
- B. 92 km
- C. 106 km
- D. 165 km
Réponse
A. 110 km — Raccourcie de 40 % de sa longueur initiale, elle en garde 60 % : 66 ÷ 0,6 = 110 km. 92 km vient de 66 × 1,4 (40 % de la longueur actuelle), 106 km de 66 + 40, 165 km de 66 ÷ 0,4.
Pourquoi les plaques bordées de longues fosses sont-elles les plus rapides ?
- A. Leurs dorsales poussent plus fort que les autres
- B. Elles sont plus minces, donc plus légères
- C. Elles glissent sur une asthénosphère liquide
- D. La traction des plaques plongeantes domine
Réponse
D. La traction des plaques plongeantes domine — Forsyth et Uyeda (1 975) : la longueur de fosse est le facteur le plus lié à la vitesse ; la traction de la plaque plongeante est la force principale.
Quand la croûte de la plaque plongeante devient une éclogite, la subduction tend à :
- A. s’arrêter, car la plaque s’allège
- B. s’entretenir, car la plaque s’alourdit
- C. rester inchangée, la densité ne jouant pas
- D. s’inverser, la plaque remontant
Réponse
B. s’entretenir, car la plaque s’alourdit — L’éclogite est plus dense que la péridotite du manteau : elle renforce la traction de la plaque plongeante.
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