Métamorphisme

Définition

Le métamorphisme est une métamorphose géologique avec altération de la composition ou de la structure d'une roche par la chaleur, la pression ou tout autre agent naturel. Le processus produit des roches métamorphiques. Tous les processus importants de métamorphisme peuvent être directement liés aux processus géologiques causés par la tectonique des plaques.

Le métamorphisme de contact :

Schéma du processus de métamorphisme de contact.

Explications

Le métamorphisme est l'adaptation minéralogique, chimique et structurale des roches solides aux conditions physiques et chimiques qui ont généralement été imposées en profondeur sous les zones superficielles d'altération et de cimentation, et qui diffèrent des conditions dans lesquelles les roches en question sont originaires.

Les roches sont classées en suivant la classification des roches métamorphiques de Grubenmann (1904), notamment en fonction de la température et de la pression hydrostatique. Par exemple, les zones avec une température entre 100 et 700 °C sont appelées l'épizone (degré métamorphique faible), la mésozone (degré métamorphique moyen à élevé) et la catazone (le degré métamorphique le plus élevé).

✅ L'eau métamorphique est l'eau chassée des roches par le métamorphisme.

Pour un faciès, voir aussi un faciès de métamorphisme.

Métamorphisme de contact

Le métamorphisme de contact est le nom donné aux changements qui interviennent lorsque du magma est injecté dans la roche solide environnante (roche paysanne).

Les changements qui surviennent sont les plus importants partout où le magma entre en contact avec la roche car les températures sont les plus élevées à cette limite et diminuent à mesure qu'on s'en éloigne. Autour de la roche ignée qui se forme à partir du refroidissement du magma se trouve une zone métamorphosée appelée auréole de métamorphisme de contact.

Les auréoles peuvent montrer tous les degrés de métamorphisme de la zone de contact à la roche paysanne non métamorphisée (inchangée) à une certaine distance. La formation d'importants minerais minéraux peut survenir par le processus de métasomatisme au niveau ou à proximité de la zone de contact.

Lorsqu'une roche est altérée au contact d'une intrusion ignée, elle devient très souvent plus indurée et plus grossièrement cristalline. De nombreuses roches altérées de ce type étaient autrefois appelées "hornstones", et le terme "hornfels" est souvent utilisé par les géologues pour désigner ces produits à grains fins, compacts et non feuilletés du métamorphisme de contact.

Un schiste peut devenir une corne argileuse foncée, pleine de minuscules plaques de biotite brunâtre; une marne ou un calcaire impur peut se transformer en un marbre siliceux-silico-calcaire gris, jaune ou verdâtre, dur et éclaté, avec une abondance d'augite, de grenat, de wollastonite et d'autres minéraux dans lesquels la calcite est un composant important.

Une diabase ou une andésite peut devenir une diabase cornéenne ou une cornéenne andésite avec développement de nouvelle hornblende et biotite et une recristallisation partielle du feldspath d'origine. Le chert ou le silex peut devenir une roche de quartz finement cristalline; les grès perdent leur structure clastique et se transforment en une mosaïque de petits grains de quartz bien ajustés dans une roche métamorphique appelée quartzite. Les phyllades ou schistes sont à grain plus fin que les micaschistes.

Si la roche était à l'origine rubanée ou foliée (comme, par exemple, un grès laminé ou un calcschiste feuilleté), ce caractère peut ne pas être effacé, et une corne rubanée est le produit; les fossiles peuvent même avoir leurs formes préservées, bien qu'entièrement recristallisées, et dans de nombreuses laves altérées par contact, les vésicules sont encore visibles, bien que leur contenu soit généralement entré dans de nouvelles combinaisons pour former des minéraux qui n'étaient pas présents à l'origine.

Les structures minuscules, cependant, disparaissent, souvent complètement, si l'altération thermique est très profonde. Ainsi de petits grains de quartz dans un schiste sont perdus ou se confondent avec les particules d'argile environnantes, et la masse fine des laves est entièrement reconstituée.

Les fluides magmatiques provenant de la roche intrusive peuvent également participer aux réactions métamorphiques. Un apport important de fluides magmatiques peut modifier significativement la chimie des roches affectées. Dans ce cas, le métamorphisme se transforme en métasomatisme.

Si la roche pénétrée est riche en carbonate, le résultat est un skarn. Les eaux magmatiques riches en fluor qui laissent un granite de refroidissement peuvent souvent former des greisens à l'intérieur et à proximité du contact du granite. Les auréoles altérées métasomatiques peuvent localiser le dépôt de minerais métalliques et présentent donc un intérêt économique.

Un type particulier de métamorphisme de contact, associé aux incendies de combustibles fossiles, est connu sous le nom de pyrométamorphisme.

Métamorphisme régional (zonal)

Le métamorphisme régional (ou zonal) intervient lorsque les roches sont enfouies profondément dans la croûte. Ceci est généralement associé aux limites de plaques convergentes et à la formation de chaînes de montagnes. Étant donné qu'un enfouissement de 10 à 20 km est nécessaire, les zones touchées ont tendance à être vastes.

La plupart des métamorphismes régionaux ont lieu dans la croûte continentale. Alors que les roches peuvent être métamorphosées en profondeur dans la plupart des régions, le potentiel de métamorphisme est le plus élevé dans les racines des chaînes de montagnes où il existe une forte probabilité d'enfouissement de roches sédimentaires relativement jeunes à de grandes profondeurs.

Un exemple serait la chaîne de l'Himalaya. À cette frontière convergente continent-continent, les roches sédimentaires ont été à la fois poussées à de grandes hauteurs (près de 9 000 m au-dessus du niveau de la mer) et également enfouies à de grandes profondeurs.

Au niveau d'une dorsale océanique en expansion, la croûte océanique récemment formée de gabbro et de basalte s'éloigne lentement de la limite de la plaque. L'eau à l'intérieur de la croûte est forcée de monter dans la zone proche de la source de chaleur volcanique, ce qui attire plus d'eau de plus loin, ce qui crée finalement un système convectif où l'eau de mer froide est aspirée dans la croûte puis ressort à nouveau sur la mer plancher près de la crête.

Le passage de cette eau à travers la croûte océanique à 200 à 300 °C favorise les réactions métamorphiques qui changent le pyroxène d'origine dans la roche en chlorite et en serpentine. Parce que ce métamorphisme a lieu à des températures bien inférieures à la température à laquelle la roche s'est formée à l'origine (~ 1 200 °C), il est connu sous le nom de métamorphisme rétrograde.

La roche qui se forme ainsi est appelée roche verte si elle n'est pas foliée, ou schiste vert si elle l'est. La chlorite et la serpentine sont toutes deux des "minéraux hydratés", ce qui signifie qu'elles contiennent de l'eau (sous forme d'OH) dans leurs formules chimiques. Lorsque la croûte océanique métamorphosée est ensuite subductée, la chlorite et la serpentine sont converties en nouveaux minéraux non hydratés (par exemple, le grenat et le pyroxène) et l'eau qui est libérée migre dans le manteau sus-jacent, où elle contribue à la fonte du flux.

Dans une zone de subduction, la croûte océanique est forcée dans le manteau chaud. Mais parce que la croûte océanique est maintenant relativement froide, en particulier le long de sa surface supérieure du fond marin, elle ne se réchauffe pas rapidement et la roche en subduction reste plusieurs centaines de degrés plus froide que le manteau environnant. Un type particulier de métamorphisme survient dans ces conditions de très haute pression mais de température relativement basse, produisant un minéral amphibole appelé glaucophane, de couleur bleue, et constituant majeur d'une roche appelée schiste bleu.

Si vous n'avez jamais vu ou même entendu parler de schiste bleu, ce n'est pas surprenant. Ce qui est surprenant, c'est que personne ne l'a vu ! La plupart des schistes bleus se forment dans les zones de subduction, continuent d'être subductés, se transforment en éclogite à environ 35 km de profondeur, puis finissent par s'enfoncer profondément dans le manteau - pour ne plus jamais être revus.

Le métamorphisme régional a également lieu dans les chaînes de montagnes de l'arc volcanique, et en raison de la chaleur supplémentaire associée au volcanisme, le gradient géothermique est généralement un peu plus raide dans ces milieux (entre 40 et 50 °C/km). En conséquence, des degrés de métamorphisme plus élevés peuvent avoir lieu plus près de la surface que ce n'est le cas dans d'autres régions.

Catamorphisme

Le catamorphisme (katamorphisme) est un métamorphisme destructeur dans la zone catamorphique (katamorphique), à la surface de la Terre ou près de celle-ci, dans laquelle des minéraux complexes sont décomposés et altérés par oxydation, hydratation, dissolution et processus alliés pour produire des minéraux plus simples et moins denses. Le terme a été introduit par Van Hise en 1904.

Anamorphisme

L'anamorphisme est un métamorphisme intense dans la zone anamorphique dans laquelle l'écoulement rocheux a lieu et les minéraux simples de faible densité sont transformés en minéraux plus complexes de plus grande densité par silication, décarbonisation, déshydratation et désoxydation. Le terme a été créé par Van Hise en 1904.

La zone anamorphique est la zone profonde de la croûte terrestre dans laquelle existe l'écoulement rocheux. Le terme, créé en 1898 par Van Hise, est aujourd'hui peu utilisé.

En rapport avec "métamorphisme"

• épizone

  

  L'épizone est la zone de métamorphisme caractérisée par une température modérée, une faible pression hydrostatique et un stress puissant.

• faciès métamorphique

  

  Un faciès métamorphique est la classification des roches métamorphiques d'un faciès selon les minéraux qui peuvent se former dans les conditions...

• roche métamorphique

  

  Une roche métamorphique est une roche qui a subi une transformation vers l'état solide du fait d'une élévation de température etou de pression.

• métamorphose

  

  Une métamorphose est le processus de transformation d'un stade immature nymphal ou larvaire en stade mature adulte, surtout chez les insectes, les amphibiens...