Le métamorphisme - geologie randonneurs

Le métamorphisme
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Le métamorphisme
Le métamorphisme est un phénomène général et complexe.
Il s’agit de la transformation des roches à par l’action de la pression et de la température
Toutes les roches peuvent être transformées par métamorphisme.
Exemple : la boue d’un torrent ( argile ) pourra devenir du gneiss.
Mécanismes de transformation
Les changements des conditions de pression et de température transforment la
structure.
Action mécanique: apparitions de plis, de couches, de failles etc.
Action chimique: modification de la cristallisation.
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Le métamorphisme: comment ça marche
Actions thermo - mécanique
Notion de niveau structural.
Sédiments.
Diagenèse
200°C
Pression température
1
800°C
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1 ) Forces et température importantes.
Schistosité: feuilletage dû à la pression
tectonique et début de la recristallisation
des minéraux. Le feuilletage est
perpendiculaire à la contrainte.
Ex: les ardoises
2 ) Forces et température très
importantes.
Foliation: différentiation des minéraux par
migration. Apparition de couches sinueuses
de couleurs différentes.
Ex: le gneiss.
métamorphisme
Définit le comportement des roches.
Niveau supérieur( de 0 à 4km):
cisaillement et failles . Schistosité.
Niveau moyen ( de 4 à 8km):
flexion avec couches de même épaisseur
Niveau inférieur ( de 8 à 10 km) :
fluage des roches. Foliation.
Si p > 10 km: début anatexie
Au-delà: Si les contraintes thermiques et
physiques augmentent encore, on arrive à
l’ anatexie ( fusion partielle ) puis à la
fusion totale.
Attention: ne pas confondre
schistosité et stratification.
Photos: schiste du Cap Sicié et
gneiss de la Madone de Fenestre.
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Le métamorphisme: comment ça marche
Transformation des minéraux
Diagramme pression / température
Pression ( k bars )
Le carbone:
Actions chimiques
La réorganisation des atomes en fonction de
la température et de la pression est un
phénomène fondamental.
C
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diamant
Transformation des minéraux:
Exemple : le carbone.
P et T élevées
diamant
P basse , T moyenne
graphite
C’est la structure cristalline qui est modifiée:
diamant: cubique
graphite: hexagonale en plans parallèles
avec liaisons faibles entre les plans
(exemple de la mine de crayon ).
La formule chimique reste la même: C
graphite
BP
1500°C
3000 °C
Température
La nature des minéraux permet de reconstituer l’histoire
des roches et des terrains.
Décodage d’une roche métamorphique complexe:
Micaschiste à minéraux ( Col du Canadel ).
mica: des silicates sont transformés en mica blanc cf photo
( structure cristalline en feuillets , température < à 500 ° ).
schiste: la roche est parvenue à l’ état de schiste ( niveau structural
moyen ). On observe des feuillets, couches etc.
minéraux: d’autres silicates complexes avec du Fe Mg etc se sont
transformés en staurotide ( structure cristalline monoclinique ),
en grenats ( structure cristalline cubique ), en disthène etc
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Les résultats du métamorphisme: séquences et faciès
La transformation des roches s’appelle le métamorphisme . Les résultats sont d’une infinie variété.
On peut les classer de multiples façons, par exemple en fonction de la roche de départ
fonction des minéraux présents
après transformation.
Classement suivant la nature de la roche de départ
roche mère ). Notion de séquence.
Roche mère
Argile
(
Importance du métamorphisme
Faible
Moyen
Schistes
Gneiss
Fort
Leptynites
avant transformation
ou en
Une séquence est composée de toutes les
roches obtenues à partir d’une roche
mère et en fonction du degré de
métamorphisme.
Exemples:
séquence pélitique à partir de l’argile,
séquence carbonatée à partir du calcaire,
etc
Classement suivant la nature des minéraux présents
dans la roche finale. Notion de faciès Chaque minéral a P kb
une zone de { P , T } où il est stable.
On défini ainsi différentes zones caractéristiques de certains
minéraux: les faciès..
Si présence de minéraux ferromagnésiens,
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Éclogites
Si présence de glaucophane ( silicate de couleur bleue )
Schistes bleus ( exemple: ND des Anges
Si présence de chlorite
Schistes verts
Si métamorphisme de contact
Cornéennes
T°
700°
Intérêt des faciès et séquences: ces données permettent de reconstituer l’histoire des roches en
sachant de quoi elles sont parties , par où elles sont passées et pendant combien de temps.
C’est
l’histoire de notre planète.
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10 µ m
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La formation des chaînes de montagnes et métamorphisme
Alpes
Mercantour
eau
Argentera
Fermeture d’un océan
A
B
métamorphisme et anatexie
requièrent
la présence d’eau
Quelques valeurs moyennes:
- durée: 200 Ma,
- température : 700°,
- profondeur: 60 Km
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Métamorphisme
Exemple d’un séquence à base de roches
siliceuses
~~200°
~~500 °
schistosité
Schistes, ardoises etc
~~ 700 °
foliation
~~ 1000°
anatexie
fusion
gneiss
migmatites
Granite d’anatexie
état solide
fusion partielle
fusion complète
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Résultats du métamorphisme
Quelques roches typiques
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Gneiss de Chastillon ( Mont Archas )
Plans de clivage bien marqués
Couches alternée claires et sombres
feldspath
Minéraux visibles à l’œil nu
mica noir
quartz
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Migmatite
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Leptynite
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Micaschiste à staurotides
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Schiste vert à chlorite et grenats
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Schiste bleue à glaucophane
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Eclogite à grenats
Gneiss de Rabuons ( Ténibre )
2 cm
Mica noir
Feldspath
blanc brillant
Quartz
éclat gris gras
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Mercantour: Anatexie: Pas de la Foux 2828 m
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Lits clairs
Resister: ferro
magnésien, n’ont
pas fondu
Lits foncés
amas de quartz:
SiO2 excédentaire
Couches ondulés
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Lac Nègre: granite d’anatexie
mica noir
Feldspath blanc brillant
quartz éclat gris et gras
Structure homogène sans litage
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Différentes formes de métamorphisme
1: Métamorphisme dynamique:
forte pression, température faible
Produit des mylonites: roches broyées, sans
structure apparente .
Ex: dans les failles, zones de charriage, au cours
des séismes. Exemple: faille de la Baisse de l’
Autier .
2: Métamorphisme de contact:
pression faible, forte température
A la surface, au contact de la lave ou du magma.
Produit des roches « recuites », sans schistosité.
Action localisée.
Exemple: filon de cornéenne dans une carrière
( Petit Caous ). L’intrusion du batholithe de
magma ( esterellite ) a transformé des sédiments
en cornéenne.
Batholite
d’esterellite
Zone de
contact
Cornéenne avec son
débit caractéristique
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Métamorphisme thermo - dynamique
Le métamorphisme
thermodynamique
intervient par l’effet
simultané d’une forte
pression et d’une haute
température. Ses
effets portent sur la
structure de la roche
qui va être plissée en
couches généralement
ondulées ( foliation )
quelques fois de
couleur différente
suivant la migration
des minéraux ( photo:
Cap Sicié ).
Si le métamorphisme
est suffisamment
intense, les
cristallisations se
modifient et l’on voit
en apparaître de
nouveaux
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Mécanismes de l’anatexie
Généralités.
L’anatexie est la fusion différentielle des minéraux dans les roches.
L’anatexie est présente dans le Mercantour.
Formes multiples d’un même minéral
Lorsque les conditions P,T augmentent, un même minéral peut cristalliser
sous une forme différente
Exemple du carbone: graphite à 1500 °C ou du diamant à 3000 °C
Différentes étapes autour de l’anatexie.
Aux points A et B la roche est solide.
Suivant les variations de P,T plusieurs trajets sont possibles.
Trajet 1: métamorphisme. Échauffement modéré, la roche reste
solide, il y a peu de transformations minéralogiques. Trajet 2:
anatexie. Échauffement important et fusion partielle des roches,
avec des transformations minéralogiques et structurelles
importantes.
Trajet 3: fusion
complète: forme magmatique de la roche.
Anatexie: étapes possibles
P / T
3
liquide
2
1
Au refroidissement on a une roche différente: le granite.
A
Durée
solide
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B
Différents granites
Fusion
dans le manteau
Granite de l’Argentera
Roche origine
siliceuse
Granites:
anatexie
plutonique
Fusion par
anatexie
Granite de la Valamasque
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Pourquoi il est nécessaire d’avoir de l’eau
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