Le métamorphisme

Le métamorphisme
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I. Introduction
Magmatiques -------------------------------- Métamorphiques -------------------------------- Sédimentaires
Cycle supergène : Transition progressive entre chaque type de roche → altération, érosion, transport, dépôt
→ diagenèse (formation de roches sédimentaires).
Roche magmatique, quel origine ?
À l’état solide pas de fusion. On passe le solidus début de fusion
partielle (anatexie).
Le magma se mélange à de la restite solide. Ça marque la transition
entre métamorphisme et magmatisme.
La roche métamorphique c’est une roche qui est issu d’un
protholite transformé à l’état solide (pas de fusion). Cette transformation est le résultat de variations de
pression (P), température (T), avec ou sans fluide et de manière plus ou moins rapide (notion de temps).
Une P/T élevé favorise la diffusion des ions. P induit des changement de structure. T favorise la diffusion
Un minéral instable cherchera à se transformer pour retrouver son état d’équilibre → Il laisse des traces dans
sa structure → foliation, schistosité, minéraux
Minéraux indicateurs de T :
 Chlorite : 250 °C (bas grade)
 Grenat : > 500 °C (moyenne à haute T)
Le métamorphisme c’est l’ensemble des transformations minéralogiques et structurales d’une
roche préexistante, qui s’effectuent à l’état solide, sous l’effet de variations des conditions
physico-chimiques.

Ex : Ardoise → Marqueur de
transition entre sédimentaire et
métamorphisme.
Peu de changement minéralogique +
Apparition d’une schistosité (plans de
fissure réguliers)
Ex : Gneiss anatectique
Le gneiss est composé de feldspath - quartz – mica + de la
biotite et du grenat. La présence de ces minéraux →
indicateurs d’un métamorphisme fort et d’un début de fusion
partielle = faciès granulite.
Dans l'image, on peut observer des zones claires (quartz et
feldspath) et des zones plus sombres (biotite / grenat).
Ici pas de rubanement → typique d’un schiste anatectique →
début de la fonte partielle du protholite + réorganisation des minéraux.
L’absence de bandes signifie que la foliation ou le litage d’origine n’a pas été conservé et que la roche a été
totalement recristallisée sans former de bandes.
Ex : Granite d’anatexie
Fusion partielle de la croûte →
Formation d’un magma
granitique (le type de magma
formé dépend des roches qui ont
fondu) → Vue que c’est une
fusion partielle le magma est
hétérogène → minéraux fond pas
tous à la même température +
localement la ou fond la roche, tous les minéraux ne sont pas identiques → En fin refroidissement du magma
→ il cristallise → c’est la naissance du granite → textures zonées + des variations minéralogiques héritées du
magma

Ex : basalte → éclogite
Le basalte c’est une matrice sombre, microcristalline, vacuolaires
Subduction →
évolution de la
roche préexistante
(le protholite – ici
c’est du basalte) → basalte commence à se différencier et
forme du schiste vert → schiste vert se différencie pour donner
du schiste bleu (amphibole, glaucophane) → le schiste bleu se
différencie à son tour pour donner naissance à des éclogites
(grenat rouge + pyroxène vert, sans amphibole)
→ Même chimie, mais minéralogie et texture changent.
R1 : état magmatique (protolithe)
R2 : état métamorphique (transformé)
I. Quelques généralités et principaux contextes géodynamiques
Diagramme P-T-P (pression-température-profondeur) :
Proche de la surface = BP (basse pression), BT
(basse température) → altération et érosion
→ création de nouveaux minéraux et
sédiments → diagenèse.
Zones rayées = conditions jamais atteintes sur
Terre
Puis métamorphisme = Domaine solide →
minéraux changent de structure sous P et T →
puis atteinte du solidus hydraté → limite où
les roches commencent à fondre (si H₂O
présent)
Et enfin Anatexie / magmatisme : Fusion partielle des roche (s) → formation d’un magma (l) + minéraux
résiduels (s).
Rappel :
Leucosome : zone claire (riche en quartz/feldspath).
Mélanosome : zone sombre (riche en biotite, grenat).
Géode : cavité où des cristaux croissent dans un fluide.

Lors du métamorphisme, la roche subit des transformations sous l’effet de la température, de la pression et des
fluides, mais à des températures plus
basses que celles du magmatisme.
Dans certaines conditions extrêmes,
certains minéraux peuvent fondre
partiellement. Par exemple, un
minéral A peut passer à l’état liquide
pour former un magma + un minéral
B (le reste de solide), c’est la fusion incongruente. Ce magma peut ensuite migrer ou se cristalliser en une
nouvelle roche magmatique. Dans ce cas, la roche magmatique est dérivée d’une roche métamorphique
partiellement fondue. En gros elle a comme origine, une roche préexistante ayant subi du métamorphisme
avant de fondre.
Le type de protolithe (roche initiale) déterminera le type de roche métamorphique :
 Une roche magmatique donne une roche
ortho-métamorphique. Elle conserve des
minéraux du magma d’origine (transformation
sous moyenne P/T).
 Une roche sédimentaire donne une roche
para-métamorphique. La composition
chimique et les structures sédimentaires
influencent la nouvelle minéralogie et la
texture.
 Une roche poly-dérivée a subi plusieurs cycles métamorphiques et son protolithe est difficile à
identifier. Elle contient un mélange de minéraux hérités de différentes phases de métamorphisme.
Même après transformation, le protolithe laisse des traces dans la roche finale. Certains minéraux, assemblages
minéralogiques ou éléments chimiques permettent de déduire l’origine de la roche et de reconstituer son
histoire. Ce processus montre que le métamorphisme agit comme un pont entre la roche initiale et les magmas,
Les roches magmatiques dérivée d’anatexie sont issues d’un métamorphisme suivi d’une fusion partielle avant
cristallisation complète.
Remarque : la Pression ↑ avec profondeur (VRAIS) mais la Température ↑ pas avec profondeur car à une même
profondeur certaines zones sont froides tandis que d’autres sont chaudes = varie selon contexte géodynamique.

II. Types de métamorphisme
a. Métamorphisme régional
Se fait sur des dizaines à centaines de km. Gros changements de P et T + forte contrainte. Contexte de
subduction, collision, formation de chaînes de montagnes.
Formation de nouvelles structures tectoniques (schistosité, failles, textures orientées) + nouvelle minéralogie
car minéraux stables à BP-BT deviennent instables → nouveaux minéraux adaptés aux nouvelles conditions P-T
(HP/BT & MP/MT voir BP/BT).
Naissance des minéraux indicateurs : Chlorite → amphibole (≥
250°C) → pyroxène + grenat (450–500°C, anhydres)
Les minéraux indicateurs permettent de déduire le degré de
métamorphisme.
Roches caractéristiques retrouvée dans le métamorphisme
régional → schistes, ardoises quartzique.
Minéraux orientée → contrainte anisotrope (pression dirigée)
b. Métamorphisme de contact
Petite échelle (local - autour d’intrusions magmatiques).
La chaleur chaud du magma (granite ~700–800°C) agit sur roche
encaissante froide.
Cela a pour effet de transformer les minéraux → nouveaux minéraux
+ nouvelles structures.
Minéraux désorientée (pas de contrainte dirigée) = isotrope
Fusion partielle entraine contamination du magma avec la roche
encaissante