Métamorphisme

 Le Métamorphisme

Le métamorphisme désigne l'ensemble des transformations subies par une roche (sédimentaire, magmatique ou métamorphique) sous l'effet de modifications des conditions de température, de pression, de la nature des fluides et, parfois, de la composition chimique de la roche. Ces transformations, qui peuvent être minéralogiques, texturales, chimiques ou encore structurales, amènent à une réorganisation des éléments dans la roche et à une recristallisation des minéraux à l'état solide^[1].

La limite supérieure du métamorphisme, située dans des conditions de température et de pression encore relativement basses, sépare ce dernier de la diagenèse. Cette limite étant mal définie, les champs du métamorphisme et de la diagenèse sont différenciés selon des critères cristallographiques, notamment par l'utilisation de la cristallinité de l'illite. La limite inférieure du métamorphisme la sépare du magmatisme et se situe dans des conditions de haute température. Le métamorphisme se distingue en principe du magmatisme par le fait qu'il est caractérisé par des processus de recristallisation à l'état solide, tandis que le magmatisme implique la participation d'un liquide silicaté, nécessitant des températures plus élevées. Cependant, certains domaines du métamorphisme dans des conditions de hautes températures engendrent la fusion partielle de certains minéraux et la création de liquides silicatés de composition souvent granitique, on parle alors d'anatexie. Dans le cas où ces liquides cristallisent au sein même de la roche qui leur a donné naissance, il en résulte l'apparition de migmatites qui appartiennent au domaine du métamorphisme^[2].

L'une des caractérisations les plus directes du métamorphisme est la transformation minéralogique de la roche (avec parfois changement de la composition chimique, par apport ou départ de fluides notamment). De plus, des déformations accompagnement couramment le métamorphisme, notamment le métamorphisme régional, dans la mesure où les conditions portant des roches à des pressions et/ou des températures élevées sont couramment associées à des contraintes importantes, comme dans les cas des chaînes de collision. C'est la raison pour laquelle on inclut couramment l'étude des déformations (schistosité, foliation, linéation) dans l'étude du métamorphisme.

Genèse des roches métamorphiques[modifier | modifier le code]

On détermine les conditions de la genèse d'une roche métamorphique en étudiant l'ensemble des minéraux qui y sont à l'équilibre thermodynamique. Cet ensemble constitue la paragenèse. Les roches métamorphiques sont à la recherche d'un nouvel état d'équilibre. Ce rééquilibrage est très long, de sorte qu'il atteint rarement son terme et la cristallisation de nouveaux minéraux indique rarement une réaction complète.

On étudie la relation entre les différents minéraux et leur succession relative dans une lame mince (échantillon de roche observable au microscope polarisant). Par exemple les minéraux reliques sont les minéraux qui sont restés stables et qui ne se sont pas transformés. On peut donc avoir plusieurs paragenèses emboitées au sein d'une même roche métamorphique.

• Lorsque les roches enregistrent une augmentation de la pression et de la température, on définit une évolution métamorphique prograde. Celle-ci documente l'enfouissement de la roche.
• Lorsque les roches enregistrent une diminution de la pression et de la température, on définit une évolution métamorphique rétrograde (rétrométamorphisme). Celle-ci documente l'exhumation de la roche.

Les différents types de métamorphisme[modifier | modifier le code]

Métamorphisme général (régional)[modifier | modifier le code]

Le métamorphisme régional forme de grandes régions métamorphiques, caractéristiques de nombreuses chaînes de montagnes et de boucliers anciens. Typiquement, le métamorphisme régional suppose une élévation de la température et de pression, c'est-à-dire un enfouissement produisant des températures élevées, contrôlées par la profondeur atteinte dans la croûte ou le manteau, et une déformation pour enregistrer les structures tectoniques...

Métamorphisme de contact[modifier | modifier le code]

Le métamorphisme de contact est localisé aux roches ayant été au contact de roches magmatiques chaudes et il affecte des enclaves et les terrains situés au contact direct ou à proximité (au maximum à quelques dizaines voire centaines de mètres) de leur passage. Ce métamorphisme est surtout lié à l'élévation de température, c'est pourquoi il est aussi appelé thermométamorphisme. Les zones affectées dessinent sur une carte une auréole de métamorphisme de contact, avec la roche magmatique au cœur.

Métamorphisme de choc[modifier | modifier le code]

Le métamorphisme de choc, ou d'impact, n'a pas de relation génétique avec les autres types de métamorphisme ; il est provoqué par de grosses météorites, percutant à grande vitesse les surfaces terrestres (planétaires). Il est dû à un effet de choc extrême et peut produire des minéraux denses, formés normalement dans le manteau.

Autométamorphisme[modifier | modifier le code]

Processus particulier, peu fréquent, de transformation de roches magmatiques, dont le refroidissement se passe en présence de fluides, provoquant une hydratation de certains minéraux. À cette catégorie appartient notamment le métamorphisme hydrothermal.

Les séquences métamorphiques[modifier | modifier le code]

Une séquence métamorphique est un ensemble de roches métamorphiques, transformées, métamorphisées, à des degrés différents, et reconnues comme issues d'un même type de roche, de même type et d'une composition quasi identique. Il existe plusieurs séquences :

La séquence pélitique[modifier | modifier le code]

C'est un ensemble de roches issues de la métamorphose d'une roche sédimentaire initiale appelée pélite, et composée presque exclusivement d'argile. Au fur et à mesure que le métamorphisme progresse, c'est-à-dire que la roche est portée à plus haute température et plus haute pression, sont obtenues des schistes, puis le plus souvent des micaschistes, des gneiss, et, au stage le plus avancé du métamorphisme, des leptynites. Au-delà, on entre progressivement dans le domaine magmatique, par apparition de liquides silicatés résultant de la fusion partielle de ces matériaux, ce qu'on appelle l'anatexie. Selon la nature minéralo-chimique des argiles, il se peut qu'elle aboutisse à d'autres roches.

La séquence carbonatée[modifier | modifier le code]

La transformation métamorphique de certains calcaires pourra donner du marbre, parfois du cipolin.

La séquence basique[modifier | modifier le code]

Transformation des basaltes et gabbros en amphibolites et pyroxénites. Elle est formée de roches riches en minéraux ferro-magnésiens.

La séquence ultrabasique[modifier | modifier le code]

Roches du manteau comme les péridotites, très riches en minéraux ferro-magnésiens.

La séquence granitique[modifier | modifier le code]

Le métamorphisme du granite donne entre autres de l'orthogneiss et du protogine.

La séquence quartzique[modifier | modifier le code]

Roche pauvre en silicate, proche du point de vue minéralogique d'un granite.

On distingue de nombreuses autres séquences et sous-séquences métamorphiques.

Notes et références