ANNALES des sujets du BAC- Thème IB – Le domaine et sa dynamique

3- Le magmatisme d’une zone de subduction

Partie 1 (8 points)

Amérique du sud 2013

À l'aide du document et de vos connaissances, comparez la formation de la croûte continentale avec celle de la croûte

océanique. Vous vous intéresserez d'une part à l'origine des magmas et d'autre part à la mise en place des roches

magmatiques dans les deux types de croûte.

Votre exposé devra être structuré. La conclusion prendra la forme d'un schéma comparatif à réaliser dans le document fourni.

LEGENDE

1. remontée de l'asthénosphère et des liquides de fusion partielle (magma)

2. injection rythmique de magma

3. fluage latéral du manteau résiduel

4. brassage du magma par convection

5. cristallisation lente

6. injection de magma dans le toit

7. épanchement de basaltes

(*) roches voisines des basaltes

Mode de fonctionnement général d'une dorsale (exemple d'une dorsale "rapide")

(D'après "Enseigner la Planète Terre, Caron et coll., 3ème édition, OPHRYS 1995, modifié)

Nouvelle Calédonie 2013

Les zones de subduction sont le siège d'une importante activité magmatique qui aboutit à la formation de granodiorites et

d'andésites.

Expliquez l'origine du magmatisme dans les zones de subduction et montrez qu'il peut aboutir à la formation de ces deux

types de roches.

Votre exposé sera accompagné d'un schéma de synthèse.

Asie 2013

1- Question de synthèse (6 points)

Au Nord du Pérou, on peut observer des roches magmatiques grenues de type granitoïde, formant des massifs qui s’étirent sur

plus de 1000 km de long au cœur de la Cordillère des Andes. Les géologues ont établi qu’ils se sont formés pendant la

subduction de la Plaque Nazca sous la Plaque Amérique du Sud.

Expliquez comment des magmas peuvent se former dans une zone de subduction et comment ils peuvent apporter de

nouveaux matériaux à la croûte continentale.

Votre synthèse comprendra une introduction, un développement cohérent et une conclusion apportant une réponse claire à la

question posée.

2- QCM (2 points)

1) Cocher la case correspondant à la proposition correcte parmi les quatre proposées (1 point)

La croûte continentale est :

☐ Proposition A : en équilibre isostatique sur l’asthénosphère

☐ Proposition B : en équilibre isostatique sur la lithosphère

☐ Proposition C : plus épaisse et moins dense que la croûte océanique

☐ Proposition D : moins épaisse et plus dense que la croûte océanique

2) Cocher la case correspondant à la proposition correcte parmi les quatre proposées (1 point)

☐ Proposition A : Une roche métamorphique peut se former par fusion partielle.

☐ Proposition B : Une roche métamorphique peut se former suite à une modification de pression et de température.

☐ Proposition C : L’augmentation des conditions de pression et température modifie la composition chimique d’une roche sans

changer sa composition minéralogique lors du métamorphisme.

☐ Proposition D : L’augmentation des conditions de pression et température provoque toujours la fusion partielle des roches de

la croûte continentale.

Métropole 2013

Le magmatisme en zone de subduction

Les zones de subduction, domaines de convergence de la lithosphère, sont le siège d'une importante activité magmatique. Celle-

ci aboutit à une formation de croûte continentale.

Décrire comment dans un contexte de subduction se met en place l’activité magmatique et préciser comment celle-ci

intervient dans la production de nouveaux matériaux continentaux.

L’exposé doit être structuré avec une introduction et une conclusion et sera accompagné d’un schéma de synthèse.

Nouvelle Calédonie 2015

Les granitoïdes du massif Armoricain

Le massif Armoricain est un massif ancien formé il y a environ 330 millions d'années par subduction suivie d'une collision.

Actuellement, on y observe en surface une forte proportion de roches de type granitoïdes.

À l'aide des connaissances, présenter les mécanismes de mise en place des granitoïdes dans un contexte de subduction puis

expliquer leur présence en surface dans certains massifs anciens tel le massif Armoricain.

Polynésie 2016

À partir de l’utilisation des connaissances, exposer l’origine et le rôle de l’eau dans la formation des roches de la croûte

continentale au niveau des zones de subduction.

L’exposé sera accompagné d’un schéma titré et légendé.

Métropole septembre 2016

Contexte géologique de l’Amérique centrale

Expliquer comment le contexte de subduction peut être à l’origine de la formation de nouvelles roches continentales.

Votre réponse doit être présentée sous forme d’un seul schéma intégrant les données géologiques et géographiques de la région

présentée.

Partie II exercice 1 (3 points)

Métropole 2016

Le magmatisme en zone de subduction

Le Sinabung (2460 m) est l’un des volcans actifs d’Indonésie, situé sur l’île de Sumatra.

L’éruption explosive la plus récente de l’histoire du Sinabung a eu lieu le 1er février 2014 formant un panache éruptif de 17 km

de hauteur.

À partir des données des documents présentés, caractériser le contexte géodynamique de cette zone et identifier la nature

des roches produites par le volcan Sinabung.

Document 1 : Localisation du volcan Sinabung

D’après Courrier international – 14 février 2014

Document 2 : Données sur une roche récoltée au volcan Sinabung

Photographie de l’observation microscopique d’une lame mince de roche récoltée au Sinabung ; lumière polarisée (X 20).

Analyse chimique partielle de la roche récoltée au Sinabung (% massique).

SiO2 Al2O3 FeO MgO CaO Na2O H2O

verre et cristaux confondus 55,9 18,1 7,7 4,6 7,6 3,9 1,07

● Teneur en silice (SiO2) d’un basalte : comprise entre 45 % et 52 %

● Teneur en silice (SiO2) d’une andésite : comprise entre 52 % et 63 %

D’après Planète Terre-ENS LYON

Partie II – exercice 2 (5 points)

Emirats Arabe Unis 2013

À l'Archéen, période comprise entre -4 et -2,5 milliards d'années, la Terre beaucoup plus chaude, était le siège d'une activité

magmatique intense, qui a donné naissance à la majeure partie de la croûte continentale actuelle.

Notre planète s'est ensuite progressivement refroidie, ce qui a entrainé des changements dans la source et dans les mécanismes

de production de la croûte continentale.

Comparez les deux modèles de formation de la croûte continentale primitive et actuelle, au niveau d'une zone de subduction,

puis discutez de la validité de chacun d'entre eux.

Document 1 : Modèles de genèse de la croûte continentale archéenne (Document 1 a) et actuelle (Document 1 b)

D'après Hervé Martin et Jean-François Moyen, Geology, 2002

Document 2 : Conditions de fusion de la croûte océanique anhydre et hydratée et gradients géothermiques dans une zone de

subduction actuelle et archéenne

D'après Hervé Martin et Jean-François Moyen, Geology, 2002

Document 3 : Conditions de fusion d'une péridotite anhydre et hydratée et gradients géothermiques dans une zone de

subduction actuelle

D'après Hervé Martin et Jean-François Moyen, Geology, 2002

Polynésie 2015

La peinture murale de Çatalhöyük

Les vestiges de Çatalhöyük (Turquie), vieux de plusieurs milliers d’années, constituent l’une des plus anciennes villes connues.

On y a découvert la peinture murale suivante :

L’interprétation de cette peinture fait l’objet d’une controverse. Selon certains chercheurs elle représenterait une peau de

léopard au-dessus de motifs géométriques. Pour d’autres, il s’agirait d’un volcan en éruption explosive surplombant un plan de

la ville. Si cette seconde hypothèse est exacte, alors cela signifie que les habitants de Çatalhöyük qui ont réalisé cette peinture

ont assisté à l’éruption.

À l’aide de l’exploitation des documents proposés et de vos connaissances, identifier les arguments qui plaident en faveur de

la seconde hypothèse.

Document 1 : quelques éléments régionaux

Document 1.a : représentation de l'ancienne ville de Çatalhöyük à l’époque de la peinture

D'après http://leavingbabylon.files.wordpress.com/2010/09/catal2.jpg

Document 1.b : topographie du mont Hasan Dagi

D'après Google Earth, facteur d’élévation x 1,3

Le mont Hasan Dagi est situé à 130 km du site de Çatalhöyük. Cette montagne est notamment formée d’andésites et de

rhyolites.

Document 2 : contexte géodynamique de Çatalhöyük et du mont Hasan Dagi

D'après IAG (2007-2011) et Y. Dilek et al., Geological Society of London, 2009

Document 3 : écart de la vitesse des ondes sismiques par rapport à la normale (en %), à une profondeur de 50 km

Les ondes sismiques ont une vitesse plus faible dans un milieu chaud.

D'après I. Koulakov et al., Geophysical Journal International, 2009

Document 4 : résultats de différentes méthodes de datations

Document 4.a : datation de trois cristaux de zircons trouvés dans les andésites situées sur l’un des sommets du mont Hasan

Dagi

D’après A. K. Schmitt et al., PLOS ONE, 2014

Document 4.b : datation au carbone 14 de charbons de bois associés à la peinture murale de Çatalhöyük

Le nombre de désintégrations d’atomes de carbone 14 dans ces échantillons de charbon de bois est compris entre 4,2 et 4,8

U.A.

0 = actuel