Roches métamorphiques

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1. Des caractères communs Des examens de carte géologique montrent que les roches métamorphiques affleurent largement dans les massifs anciens pénéplanés et dans la zone centrale des montagnes jeunes. Les principales caractéristiques des roches métamorphiques sont: - Aspect feuilleté ou foliation résultant de la disposition parallèle de certains minéraux - Structure orientée donnant à la plupart des roches une aptitude au clivage ou schistosité (cas des schistes et micaschistes) - Plissement qui témoigne du climat de contraintes énormes dans lequel elles se sont formées. De telles contraintes se rencontrent dans les zones d’affrontement des plaques lithosphériques.

Principales caractéristiques des roches métamorphiques.png Principales caractéristiques des roches métamorphiques

2. La transformation des roches Toutes les roches peuvent subir le métamorphisme, c’est-à-dire un ensemble de transformations minéralogiques et architecturales qui s’opèrent à l’état solide. Transformation des roches.png Transformation des roches

2.1 Transformations minéralogiques 2.1.1 Naissance de minéraux nouveaux Lorsque la pression et la température augmentent, les minéraux de la roche antemétamorphique sont les siège de réactions chimiques du métamorphisme, qui produisent des minéraux nouveaux appelés minéraux du métamorphisme ; Ceux-ci apparaissent selon un ordre bien établi, dans des conditions de température et de pression bien définies (pouvant être étudiées et reproduites expérimentalement). Deux exemples de réactions chimiques du métamorphisme :

Exemples de réactions chimiques du métamorphisme.png Exemples de réactions chimiques du métamorphisme

2.1.2 Thermo- baromètre naturel : le silicate d’alumine Des travaux expérimentaux ont montré que les trois formes naturelles du silicate d’alumine : andalousite, disthène et sillimanite n’apparaissent et ne se maintiennent que dans des conditions de pression et de température nettement définies. Sur un diagramme pression/température, trois droites, qui concourent en un point triple P, délimitent les champs de stabilité de chacune des trois espèces minérales ; sillimanite aux hautes températures (supérieures à 600°C), disthène aux pressions élevées (supérieures à 500MPa), andalousite pour de plus basses pressions

  • classification des roches métamorphiques:

Elle est basée sur les critères de formation. Accessoirement, on tient compte de leur origine:

- Orthométamorphite: resultant de la transformation d'une roche magmatique.

- Paramétamorphite: resultant de la transformation d'une roche sédimentaire.

D'un point de vue génétique, on les subdivise en:

- Métamorphites de contact (provenant d'un thermométamorphisme ou métamorphisme de contact).

- Schistes cristallins ou roches cristollophylliennes (en relation avec un réchauffement et un plissement régional). La roche acquière une structure feuilletée de schiste ou de gneiss: c'est le métamorphisme général ou thermodynamométamorphisme (TDM).

On tient très souvent compte, pour définir une roche métamorphique, de sa structure. Ainsi un échantillon pourra être classé dans les micaschistes ou les gneiss selon qu'il aura une structure schisteuse (couches feuilletées et minces) ou oeillée (orientation privilégiée des minéraux qui sont visibles à l'oeil nu).

  • Texture:

D'après l'agencement des grains minéraux et leur taille, on peut distinguer une diversité de textures:

- Granoblastique (grains de même taille); exemple: marbre.

- Lépidoblastique; exemple: micaschiste.

- Grano-lépidoblastique; exemple: gneiss.

  • Concept de faciès métamorphique:

Cette notion permet de regrouper toutes les roches recristallisées dans un même champ de pression et de température. La température croit avec l profondeur suivant un gradient géothermique moyen de 30°C/Km prés de la surface. La pression dépend à la fois de la profondeur et de la densité des roches. Ainsi, pour une densité moyenne de 2.67 g/cm3 (écorce terrestre), la pression est de l'ordre de 270 bars à une profondeur de 1 Km; soit plus de 1 Kb à 4 Km.

Selon l'importance de l'un de ses deux facteurs (ou les deux à la fois), on verra apparaître un faciès métamorphique particulier.

  • Minéraux rencontrés dans les roches métamorphiques:

On retrouve l'essentiel des minéraux dans les roches métamorphiques. Cependant le métamorphisme se caractérise par l'apparition de minéraux typiques dont on retiendra les plus importants:

- Les silicates d'alumine: Il existe trois espèces polymorphes: disthène (triclinique), sillimanite et andolousite (orthorhombique); de formule générale: SiO2 Al2O3 (Al2 Si O5)

+ Les sillimanite:

- Forme: section losangiques et rectangulaire / faciès fibrolite: cristaux aciculaires groupés en gerbes / Clivages (010) bissecteur des sections losangiques / Relief: n = 1.66 / Couleur: incolore, limpide / Extinction: droite / Gisements: gneiss.

+ Les andalousite:

- Forme: section plus ou moins carrée / faciès fibrolite: parfois présence d'inclusions charbonneuse en croix (chiastolite) / Clivage: deux clivages formant un angle de 90° sur les sections (001) / Relief: n = 1.63 / Couleur: ng: incolore, np:rose / Extinction: droite / Gisements: schistes et micaschistes, faciès alumineux du métamorphisme de contact.

  • Facies

La classification des roches métamorphiques par le biais des faciès métamorphiques utilise l'assemblage minéralogique à l'équilibre des roches étudiées. Chaque faciès métamorphique correspond à un champ de pression – température donné au sein duquel est présent un unique assemblage minéralogique à l'équilibre donné. Les limites entre les différents faciès correspondent à des réactions chimiques par le biais desquelles apparaissent ou disparaissent certains minéraux index. Le nom des faciès est tiré de ceux des roches de la séquence basique (roches de composition basaltique ou gabbroïque)


Définition graphique




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