Auteur : Paul Pillot - octobre 2009

Étude des minéraux rencontrés dans les zones de subduction à l'aide du logiciel MinUSc

Place de l'activité dans le programme

En classe de Terminale S, "La convergence lithosphérique", après avoir étudié les caractéristiques du magmatisme des zones de subduction, on recherche la cause possible à l'hydratation des péridotites du manteau au dessus du plan de Bénioff.
Les compositions minéralogiques des roches de la croûte océanique en subduction ont été étudiées, au microscope polarisant ou sur échantillon macroscopique.
L'objectif de cette activité est de rechercher la présence éventuelle d'eau dans des métagabbros de composition minéralogique connue.

Problème à résoudre

Les roches de la croûte océanique au cours de leur refroidissement et de leur enfouissement dans les zones de subduction, subissent des transformations qui modifient leurs assortiments de minéraux.

Diagramme Pression température pour une roche à composition de gabbro.
Source: Banque de schémas en SVT (Académie de Dijon)

On sait par ailleurs que pour pouvoir fondre, les péridodites du manteau au dessus du plan de Benioff nécessitent un apport d'eau.

Quelle relation peut exister entre la subduction de la lithosphère océanique et la fusion du manteau sus-jacent ?

Méthode

Utiliser les fonctions du logiciel MinUSc pour comparer la composition chimique des minéraux trouvés dans les gabbros et les métagabbros, à la recherche de la présence d'eau.
Note : l'hydratation d'un minéral se traduit par la présence d'un ion hydroxyde (OH^-) dans la structure.

La biotite est un minéral hydraté qui montre dans sa structure des ions hydroxydes, bien visibles avec l'atome d'oxygène en blanc relié à un atome d'oxygène en rouge.

Le logiciel MinUSc est utilisable en ligne ou téléchargeable à l'adresse suivante :

Démarrage du logiciel MinUSc

Les modèles moléculaires de l'albite, l'anorthite, la hornblende, la chlorite, la jadéite, le glaucophane,le grenat et le quartz sont inclus dans la bibliothèque fournie avec le logiciel.

Exemple de résultat obtenu et interprétation

Minéral	Image d'une maille	Hydratation
Plagioclase (anorthite)		-
Pyroxène (augite)		-
Amphibole (hornblende)		+
Glaucophane		+
Chlorite		+
Jadéite		-
Grenat		-
Quartz		-

Conclusion : Les métagabbros à hornblende et à glaucophane contiennent des minéraux hydratés. Les éclogites ne contiennent que des minéraux anhydres. La transition entre ces roches peut donc libérer de l'eau dans le manteau.

Sources

"Ce que disent les minéraux", P. Cordier & H. Leroux, ed. Belin - Pour la Science, 2008