Face aux zones où la lithosphère se crée, les zones de convergence sont celles où elle est le plus souvent détruite, par subduction, ou, plus rarement, charriée intacte sur un continent, par obduction. Ce chapitre détaille la dynamique de la subduction, les roches et les bassins qu'elle produit, puis le processus inverse et exceptionnel de l'obduction. C'est l'un des chapitres les plus riches du module, souvent le plus longuement traité en examen.
1. La subduction : dynamique générale
La subduction est l'enfoncement d'une plaque lithosphérique océanique, dense et froide car âgée, sous une autre plaque, océanique ou continentale, jusque dans le manteau. Le plongement suit un plan incliné, le plan de Wadati-Benioff, jalonné de séismes dont le foyer s'approfondit régulièrement, jusqu'à environ 700 km dans les zones les plus actives. La force principale de la subduction est la traction de la plaque plongeante (slab pull) : la densité de la lithosphère froide qui s'enfonce l'entraîne vers le bas, contribuant fortement au moteur global de la tectonique des plaques. En surface, la subduction se marque par une fosse océanique, la dépression bathymétrique la plus profonde du globe.
On distingue la subduction océan-continent (plaque de Nazca sous la plaque Sud-Américaine, à l'origine des Andes) et la subduction océan-océan (plaque Pacifique sous la plaque Philippine au Japon), qui donne naissance à un arc insulaire plutôt qu'à une cordillère continentale.
2. Magmatisme et métamorphisme de subduction
En s'enfonçant, la plaque plongeante se réchauffe et libère l'eau contenue dans ses minéraux hydratés (serpentine, argiles). Cette eau migre dans le coin mantellique sus-jacent et en abaisse le point de fusion : c'est la fusion par hydratation, mécanisme propre aux zones de subduction, distinct de la fusion par décompression des dorsales. Le magma produit, de composition andésitique, riche en gaz dissous, alimente un volcanisme explosif aligné en une chaîne volcanique parallèle à la fosse. Le long du plan de subduction lui-même, la plaque plongeante subit un métamorphisme de haute pression et basse température caractéristique, qui produit des roches comme les schistes bleus, marqueurs classiques d'un ancien contexte de subduction retrouvés dans des chaînes de montagnes aujourd'hui érodées.
3. Bassins associés à la subduction : avant-arc et arrière-arc
Entre la fosse et la chaîne volcanique se développe le bassin d'avant-arc, qui reçoit les produits de l'érosion de l'arc et parfois les sédiments raclés à la plaque plongeante, accumulés en un prisme d'accrétion tectonisé côté fosse. En arrière de l'arc volcanique, un bassin d'arrière-arc peut se développer, tantôt par simple flexure et sédimentation (bassin d'avant-pays de la subduction), tantôt, dans les subductions océan-océan, par une véritable extension qui ouvre un mini-océan d'arrière-arc, alimenté par sa propre petite dorsale — un paradoxe apparent, une extension née au sein même d'un contexte global de convergence, expliqué par le recul de la fosse (retrait du panneau plongeant) plus rapide que l'avancée de la plaque supérieure.
Surface inclinée définie par les foyers des séismes d'une zone de subduction, dont la profondeur augmente régulièrement en s'éloignant de la fosse, matérialisant la trajectoire de la plaque plongeante.
4. L'obduction : mise en place des ophiolites
L'obduction est un processus rare et particulier : au lieu de plonger dans le manteau, un lambeau de lithosphère océanique est charrié, à l'état solide et pratiquement intact, au-dessus de la marge continentale voisine. Elle se produit généralement lorsqu'une marge passive, entraînée par la fermeture d'un océan, entre en collision avec une zone de subduction ou un arc, bloquant le plongement normal et forçant la portion de croûte océanique la plus proche de la marge à chevaucher le continent plutôt qu'à s'enfoncer. La séquence océanique ainsi préservée en position anormale, sur la croûte continentale, constitue une ophiolite : de bas en haut, péridotites mantelliques, gabbros, complexe filonien de dykes, basaltes en coussins et sédiments océaniques.
Charriage à l'état solide d'un fragment de lithosphère océanique sur la marge d'un continent voisin, sans subduction, préservant une séquence ophiolitique complète en position anormale sur la croûte continentale.
5. Les ophiolites : témoins précieux d'anciens océans
Les ophiolites d'Oman, l'une des séquences les mieux préservées et les plus étudiées au monde, illustrent un exemple classique d'obduction sur la marge arabique. Plus généralement, on retrouve des lambeaux ophiolitiques dans de nombreuses chaînes de montagnes anciennes, où ils marquent l'emplacement d'un océan aujourd'hui totalement refermé : ce sont des marqueurs de suture indispensables pour reconstituer la paléogéographie d'un orogène. Reconnaître une séquence ophiolitique sur le terrain — péridotite à la base, basaltes en coussins au sommet — permet ainsi d'affirmer avec certitude la présence, dans le passé, d'un domaine océanique aujourd'hui disparu.
| Subduction | Obduction | |
|---|---|---|
| Devenir de la lithosphère océanique | Enfoncée dans le manteau | Charriée intacte sur le continent |
| Fréquence | Processus majeur et courant | Processus rare et particulier |
| Produit typique | Arc volcanique, prisme d'accrétion | Nappe ophiolitique |
| Exemple | Andes, Japon | Oman |
Subduction et obduction
- Subduction = plongement d'une lithosphère océanique dense sous une autre plaque ; plan de Wadati-Benioff jusqu'à ≈ 700 km.
- Magmatisme de subduction = fusion par hydratation du coin mantellique, magma andésitique explosif (mécanisme distinct de la fusion par décompression des dorsales).
- Bassin d'avant-arc côté fosse, bassin d'arrière-arc côté continent, parfois lui-même en extension (subduction océan-océan).
- Obduction = charriage intact d'une lithosphère océanique sur une marge continentale, sans plongement : produit une ophiolite.
- Une séquence ophiolitique (péridotite, gabbros, dykes, basaltes en coussins) marque toujours un ancien domaine océanique disparu.
Distingue bien la fusion par hydratation (subduction) de la fusion par décompression (dorsale) : c'est une question de mécanisme très souvent posée. On attend aussi la définition précise de l'obduction et de sa différence avec la subduction — ne les confonds jamais, ce sont deux devenirs opposés d'une même lithosphère océanique. Sache reconnaître une séquence ophiolitique et son ordre stratigraphique (péridotite en bas, basaltes en coussins en haut).