UE Géodynamique et matériaux - Perso-sdt

24/02/2016
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UE Géodynamique et matériaux
Jacques DEVERCHERE
UBO-IUEM
Docs: G. Chazot et C. Nicollet
https://perso-sdt.univ-brest.fr/~jacdev/
Les roches métamorphiques: que nous disent-elles?
Semestre S2 - 2016
Plan
1. Introduction: Métamorphisme, définition intérêt
2. Pression, Température, degré de métamorphisme
(répartition, vérité de terrain)
3. Métamorphisme: Pourquoi, comment
(lien avec la déformation et la géodynamique –gradients métamorphiques)
4. Transformations et réactions minéralogiques
(processus isochimique–transformations polymorphiques, réactions minéralogiques:
paragenèses - exemples)
5. Principales séries métamorphiques
(faciès métamorphiques, métamorphismes locaux et régionaux: HP-BT, MP, BP-HT)
6. Intensité du métamorphisme (degrés, séquences)
7. Chronologie et datations

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1. Introduction
Métamorphisme: transformations à l'état
solide lorsque T, Pression lithostatique (PL)
et Pression fluide (PF) changent
En conséquence, métamorphisme = informations sur l’
ETAT THERMIQUE DE LA LITHOSPHERE (et son histoire)
(flux de chaleur, sources et transfertsde chaleur ; isothermes et géothermes ; instabilités
thermiques dans la L (modifications thermiques au cours d'un
épaississement./amincissement).
Comment obtenir ces informations ? Par l’observation des roches
affleurant à la surface de la Terre qui ont été exhumées
les roches « méta » sont des "fossiles thermiques".
Voir site de C. NICOLLET: http://christian.nicollet.free.fr/
2. Pression, température: contrôle du degré de métamorphisme

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2. Pression, température: contrôle du degré de métamorphisme
-> Transmission des « pressions » dans les roches: les contraintes
contrainte moyenne
s
mà
partir des 3 contraintes
principales :
s
m= 1/3 (
s
1+
s
2+
s
3)
avec
s
1>
s
2>
s
3
Contrainte déviatorique ou
déviateur des contraintes =
s- s
m
Contrainte différentielle =
s
1-
s
3
-> Stratification
rhéologique et niveaux
structuraux:
Supérieur
Moyen
Inférieur
Cisaillement
Aplatissement, écoulement
Flexion
Métamorphisme
M. Mattauer, Montpellier
2. Pression, température: contrôle du degré de métamorphisme

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Exemple de
variations
des niveaux
structuraux
dans les
chaînes Coupe
Vue en 3D
Chaîne symétrique
- Sans schistosité:
Jura, Bétiques, …
- Avec schistosité,
épizone: Pyrénées,
Caucase, …
- Avec schistosité,
zones plus
profondes: Alpes,
Himalaya, MA …
Souvent: forte dissymétrie -> Vergences -> Conditions de formation
M. Mattauer, Montpellier
M. Mattauer, Montpellier
Limites entre niveaux structuraux très variables -> la profondeur ne joue pas seule
Zones
externes
Zones internes
Répartition des isothermes dans la lithosphère
2. Pression, température: contrôle du degré de métamorphisme
La dynamique du globe est responsable des perturbations des isothermes!

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•Déformation et
transformations
minérales sont
intimement liées, de
l’échelle
microscopique à
l’échelle du paysage
•« Vérité » de terrain:
c’est la collecte de
données sur le terrain
qui permet d’abord
d’accéder à cette
histoire des roches par
l’analyse P-T
fossilisée
2. Pression, température: contrôle du degré de métamorphisme
3. Métamorphisme: Pourquoi, comment?
épaississement et amincissement
d’une chaîne de montagne dans la
croûte continentale
Trajectoires P-T-t des roches R
1. Convergence -> Chemin prograde: mauvaise conductivité
thermique -> trajet proche de l’axe P
2. convergence s'interrompt: les roches se réchauffent et
commencent à remonter (le géotherme augmente et dépasse
GLs, le géotherme dans la Lithosphère stable)
3. Lorsque la remontée s'accentue, P et T diminuent ensemble
gradient métamorphique
Trajet Pression - Température - temps (P - T - t) d’une roche métamorphique