MÉTAMORPHISME ET GÉODYNAMIQUE

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Enregistrement minéralogique du trajet P-T-t et gradient métamorphique

Tout le long de leur trajet PTt, les roches se trouvent dans des conditions où P et T changent. Elles sont donc susceptibles de recristalliser à l’état solide. Mais les roches recristallisent-elles de manière continue ? Sinon, quelle(s) portion(s) de ce trajet enregistrent-elles et quelle(s) étape(s) ?

Ces transformations – recristallisations – se font par le biais de réactions généralement interminérales. Mais ces réactions ne se réalisent pas spontanément lors des variations de P et T. Si l’on sort un glaçon du congélateur, il faudra un certain temps pour que le changement de phases entre glace et liquide aboutisse à la disparition totale de l’eau solide. On définit une vitesse (ou cinétique) de réaction. Celle-ci varie significativement en fonction de nombreux facteurs dont les principaux sont la température, la déformation, la présence de fluides. Aussi, la réalisation des réactions métamorphiques dépend de la compétition entre cette vitesse (ou cinétique) de réaction et la vitesse de l’évolution métamorphique, c’est-à-dire de la vitesse de variation de P et/ou T.

Réaction entre minéraux

Photographie : Réaction entre minéraux

La réaction interminérale entre la saphirine verte (spr) et le quartz incolore produit une fine couronne de sillimanite incolore (côté saphirine) et d'orthopyroxène rose. Microphotographie en lumière polarisée non analysée. 

Crédits : Christian Nicollet

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La présence d’un fluide joue un rôle majeur. Au cours du trajet prograde, une roche peut recristalliser par le biais d’une succession de réactions minéralogiques. Dans la croûte continentale, la majorité de ces réactions sont des réactions de déshydratation de la forme H = A + V dans laquelle H est un assemblage de minéraux hydratés, A de minéraux anhydres et V la phase vapeur d’eau. Les courbes représentatives de ces réactions, dans un diagramme P-T, ont une pente positive et la phase V est du côté hautes températures de la réaction. En conséquence, cette vapeur est libérée par la roche au cours du trajet prograde en T et P des roches R ; de faible densité, elle remonte vers la surface et la roche est ainsi déshydratée. Pendant le trajet rétrograde, lorsque la température diminue, les réactions qui sont réversibles sont franchies en sens inverse, dans le sen [...]

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Diagramme pression-température (P-T) dans le métamorphisme

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

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Exemples de recristallisation de roches métamorphiques

Exemples de recristallisation de roches métamorphiques
Crédits : Christian Nicollet

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Relations entre géothermes, trajets PTt et gradient métamorphique

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

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Trajets PTt caractéristiques de contextes géodynamiques différents

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

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Écrit par :

  • : professeur des Universités à l'université Blaise-Pascal de Clermont-Ferrand

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Pour citer l’article

Christian NICOLLET, « MÉTAMORPHISME ET GÉODYNAMIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 14 octobre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/metamorphisme-et-geodynamique/