MÉTAMORPHISME ET GÉODYNAMIQUE

Pourquoi les roches métamorphiques recristallisent-elles ?

Le trajet thermique suivi par une roche peut être partiellement enregistré par cette dernière si celle-ci recristallise pendant cette évolution. Mais pourquoi recristallise-t-elle ?

La roche peut recristalliser lorsque P varie

Nous savons que la densité des roches augmente avec la profondeur. Cette augmentation de la densité implique que le volume d’une roche diminue lors de son enfouissement en profondeur (P augmente) et l’inverse lors de son exhumation. La roche, composée de cristaux d’une ou plusieurs espèces minérales, est comprimée. Or, les minéraux sont très peu compressibles. En conséquence, la diminution de volume imposée par une augmentation conséquente de la pression ne peut être que partiellement accommodée en comprimant les minéraux. Ainsi, les minéraux peu denses, de gros volumes, stables en surface, sont remplacés par des minéraux plus denses, de petits volumes, en profondeur, ce qu’illustre, par exemple, la transformation de coésite en quartz à l’intérieur d’un grenat.

Transformation de la coésite en quartz

Photographie

Dans un grenat, la transformation partielle de la coésite, minéral de forte densité, en quartz, de densité plus faible, témoigne de l’exhumation de cette métaquartzite de Dora Maira (Alpes). L’augmentation de volume de la cavité liée à la transformation provoque la fracturation radiale... 

Crédits : Christian Nicollet

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La roche peut recristalliser lorsque T varie

Lorsqu’une roche de surface, froide, s’enfonce dans le globe chaud, un transfert de chaleur se produit entre cette roche qui se réchauffe et son environnement. Cette augmentation de chaleur et de température augmente le désordre (ou entropie) dans la roche. Or les minéraux ont des structures très régulières qui supportent peu ce désordre, cette variation de l’entropie. Aussi, les minéraux de basses températures sont remplacés par des minéraux de hautes températures à l’entropie plus élevée.

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Médias de l’article

Diagramme pression-température (P-T) dans le métamorphisme
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Exemples de recristallisation de roches métamorphiques
Crédits : Christian Nicollet

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Relations entre géothermes, trajets PTt et gradient métamorphique
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Trajets PTt caractéristiques de contextes géodynamiques différents
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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