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Reconstitution de l'histoire d'un gabbro océanique

Étude des transformations minéralogiques des gabbros de la croûte océanique pour déterminer l’origine de l’eau

 

Partie du programme

Thème 1-B-3 Le magmatisme en zone de subduction : une production de nouveaux matériaux continentaux

 

Durée approximative

1h30

 

Organisation du travail

Travail individuel ou par binômes dans un groupe à effectif réduit

 

Capacités mises en œuvre

• Utiliser des techniques d'observation
• Acquérir et traiter des images avec MESURIM
• Raisonner

 

Notions construites

Le métamorphisme des zones de subduction La déshydratation des matériaux de la croûte océanique subduite libère de l'eau qu'elle a emmagasinée au cours de son histoire…

 

Matériel nécessaire et documents fournis

•  Motivation de l’activité, « Accroche » :

Les gabbros océaniques sont des roches entièrement cristallisées riches en pyroxène (augite, minéral relique) et en plagioclase qui se mettent en place au niveau de la dorsale. Ils subissent ensuite des transformations minéralogiques au cours de l’expansion océanique et de la subduction : ils deviennent ainsi des métagabbros puis des éclogites.

On cherche à établir les relations entre les différences minéralogiques observées dans les métagabbros, leur histoire (et les transferts d’eau)

•  Matériel :
• Trois échantillons de roches : un métagabbro G1 à hornblende, un métagabbro G2 à glaucophanes, une éclogite E et les trois lames minces correspondantes.
• microscope polarisant, loupe à main.
• ordinateur avec logiciel MESURIM de traitement d’image  et fiche technique correspondante
• photographies numérisées des trois roches précédentes et d’un gabbro (dans MESURIM).
• Planche des caractéristiques de quelques minéraux
• Compositions minéralogique des principaux minéraux et équations des principales transformations lors du métamorphisme
• Diagramme Pression/Température :

 

 

Questionnement

1. Observer les échantillons et les lames minces des trois roches étudiées (G1 et G2 et E) pour en identifier les principaux minéraux.  Quelle transformation minéralogique est suggérée par la position relative des minéraux (pyroxène et amphibole) observée dans les échantillons G1 et G2 ?
2.  En utilisant les fonctionnalités du logiciel MESURIM, comparez les pourcentages des différents minéraux dans un gabbro et un métagabbro à glaucophanes
3. Reconstitution de l’histoire du gabbro lors de son enfouissement : Placer ces trois roches G1, G2, E sur le diagramme pression/température, conformément à leur composition minéralogique, puis représenter par des flèches la succession des transformations minéralogiques subies par les gabbros océaniques à partir de G0 - on reconstitue ainsi le trajet « Pression - Température - temps » (P -T - t).
4. Conclusion : Montrez que des transferts d’eau accompagnent les transformations minéralogiques des gabbros océaniques.

 

Éléments de réponse attendus

 

1. La position relative des minéraux laisse à penser que le pyroxène se transforme progressivement en hornblende dans G1 et en amphibole dans G2

 

2. Tableau :
 

	gabbro	métagabbro à glaucophane	éclogite
pyroxène	51%	25%	0
feldspath	49%	41%	0
glaucophane	0	51%	10%
jadéite	0	0	50%
grenat	0	0	4

3. Histoire du gabbro :

G0 à G1 : diminution de T° → refroidissement lié à l’éloignement / dorsale

G1 à G2 : diminution de T° et augmentation de P° → éloignement /dorsale et début d’enfoncement

G2 à E : T° constante, augmentation de P° → subduction

 

4. Conclusion :

En regardant la teneur en eau des minéraux, on s’aperçoit qu’il y a un enrichissement en eau quand on passe de G0 à G2 car la glaucophane hydratée est présente en grande quantité dans G2 et absente en GO.

Quand on passe de G2 à G3, la glaucophane – seul minéral hydraté- diminue nettement en % donc il y a perte d’eau lors de la subduction.

L’eau permettant la formation des péridotites hydratées à l’origine du magma dans les zones de subduction provient de la libération d’eau par les minéraux des roches subductées.

 

Proposition du lycée Bertrand de Briey