Convergence lithosphérique et subduction

Lorsque deux plaques lithosphériques convergent l’une vers l’autre, des différences de densité des roches peuvent provoquer une subduction.

I Subduction et données sismiques

Plus on s’éloigne d’une fosse océanique, plus les foyers sismiques sont profonds. Cela suggère qu’ils sont répartis selon un plan qui définit la zone de frottements de deux blocs lithosphériques.

Ce plan a été mis en évidence en 1935 par Kiyoo Wadati et en 1949 par Hugo Benioff. Il est nommé plan de Wadati-Benioff et met en évidence un plongement de la lithosphère océanique sous la lithosphère continentale. Ce plongement est appelé une subduction.

Doc1 Répartition des séismes sur la côte ouest de l’Amérique du Sud

II Subduction et données thermiques

Plus on s’enfonce depuis la surface de la Terre, plus la température augmente. Cette évolution de température constitue le géotherme.

Doc2 Isothermes dans une zone de subduction

Repère
Mot clé

Isothermes : lignes d’égale température en profondeur.

Au niveau des zones de subduction, on observe un infléchissement des isothermes. Cela signifie qu’à cet endroit, la température est inférieure à ce qu’elle devrait être. Cela met en évidence la lithosphère froide qui plonge dans l’asthénosphère chaude.

Au cours de son vieillissement, le manteau lithosphérique de la lithosphère océanique se refroidit et s’épaissit. Elle peut donc atteindre une densité supérieure à celle de l’asthénosphère. Elle va donc s’enfoncer.

Dans certaines conditions tectoniques, cette lithosphère océanique âgée va rompre, et ainsi plonger dans le manteau. C’est le début de la subduction.

Méthode

Subduction et tomographie sismique

À l’aide des documents suivants, montrer qu’au niveau du trait de coupe A-B, la plaque Pacifique subduit sous la microplaque d’Okhotsk.

Doc Plaques lithosphériques et tomographie sismique dans la région du Japon

Repère
Conseils

Étape 1 Décrire l’anomalie tomographique au niveau du trait de coupe.

Étape 2 Interpréter cette anomalie en termes de densité, puis de température.

Étape 3 Établir le lien entre cette anomalie et la subduction.

solution

Étape 1

On observe une anomalie positive au niveau de la plaque Pacifique qui se prolonge sous le Japon en s’enfonçant jusqu’à 400 km de profondeur.

Étape 2

À noter

Le principe de la tomographie est expliqué dans la fiche 15.

Cette anomalie tomographique montre que les ondes sismiques ont été plus vite que leur vitesse attendue. Cela signifie qu’elles ont traversé un matériau plus dense, donc plus froid qu’attendu.

Étape 3

L’étude de cette anomalie montre qu’un bloc lithosphérique plus froid se trouve en profondeur sous le Japon. Ce bloc correspond donc à la subduction de la plaque pacifique sous la plaque d’Okhotsk.