les roches métamorphiques

les roches métamorphiques
I / Définition.
II/ Les conditions du métamorphisme
III / Les facteurs du métamorphisme
1/ Température
2/ Pression
IV / Les différents types de métamorphisme
1/ Métamorphisme de contact
2/ Métamorphisme régional
V / principaux types de roches métamorphiques
I / Définition.
• R métamorphiques = R qui ont subi des transformations en
profondeur.
• À l’origine = R sédimentaires, magmatiques ou métamorphiques.
• Les hautes T et P auxquelles ces R ont été soumises
une apparence nouvelle.
I / Définition.
Transformation à l’état solide de :
• la composition minéralogique ;
• de la structure et de la texture ;
• parfois de la comp chimique ;
des roches
I / Définition.
• Les T et P
provoquent une recristallisation des Mx
la formation de nouveaux Mx.
• La composition minéralogique des roches métam varie selon :
• la nature de la roche originelle
• le degré de métamorphisme qu’elle a subi.
I / Définition.
Le métamorphisme est donc l’ensemble des
transformations texturales et minéralogiques
que subit une roche d ’origine sédimentaire,
magmatique ou métamorphique lorsqu'elle est
soumise à de nouvelles conditions de
température et pression.
Les transformations se font à l'état solide
II/ Les conditions du métamorphisme
Le métam s'étend d'environ 200°C à la limite de fusion des roches
•
La transf. des Mx en surface (T° et P faibles ) = altération
•
La transf des R en profondeur mais à T°<200°C
compaction des sédiments + départ de H2O
•
On ne parle du métamorphisme que lorsque on dépasse les conditions
d’altération et de diagenèse
•
La limite sup du métamorphisme = fusion partielle des R (anatexie).
= diagenèse =
III/Facteurs du métamorphisme
1/ Température
L’augmentation de T a plusieurs origines, les plus importantes sont :
- l’enfouissement
- intrusions magmatiques
- L’enfouissement
T°
avec la profondeur avec environ 3°C / 100 mètres
= le gradient géothermique moyen.
Dans les boucliers (zones stables)
Dans les zones actives
Gradient faible (1°c /100 m)
Gradient élevé (10°c /100 m)
- intrusions magmatiques
La mise en place d’intrusions magmatiques
T dans les R encaissantes
2/ Pression
- P lithostatique : liée à l’enfouissement (profondeur)
- P fluides
- P tectoniques (déformation)
• P lithostatique : due au poids des roches accumulées par
subsidence sédimentaire ou par subduction
= environ 1Kbar/4km
Pression lithostatique ne déforme pas les roches
- P fluides
Due aux:
- fluides contenus dans les roches (H2O + CO2)
- fluides des intrusions magmatiques
• Pression tectonique (contraintes tectoniques)
= P orientée par des phénomènes tectoniques (déformation).
C’est cette P qui déforme les roches
• Pression tectonique
déformations, avec développement de :
- schistosité
- foliation
- plissement
- Schistosité : R débitée en feuillets
compression
Roche schistosée:
ex: schiste ardoisier
- foliation :
Mx allongés et étirés
- Plissement
Rôles de P et T
- T°, P litostathique et P fluides
- P tectonique
transformations minéralogiques
(réactions métamorphiques )
texture des roches (schistosité, foliation, plissement)
(déformation mécanique )
Ex de réactions métamorphiques :
Transformation polymorphique des silicates d’alumine Al2SiO5
IV- Types de métamorphisme
En fonction des deux processus majeurs
- déformations mécaniques
- transformations minéralogiques
on distingue plusieurs types de métam, dont les plus importants sont :
- métamorphisme régional
- métamorphisme de contact
1- Métamorphisme de contact
Le métam de contact se déroule sur les bords des intrusions magm
Le facteur principal qui intervient est T. C'est la chaleur du magma qui est
responsable de la transf. des roches qui l'entoure.
1- Métamorphisme de contact
Il est limité dans l’espace (qq centaines de m). Existe uniquement au contact des
intrusions magm.
1- Métamorphisme de contact
Les roches métamorphisées (cuites) dessinent une auréole autour de l’intrusion
magmatiques
Métamorphisme de contact
Il entraîne seulement une transformation minéralogiques : formation de
nouveaux Mx à partir des réactions entre les anciens.
Ex:
A+B = E+F
A+C = H
A
C B
H
D
D
Roche 1 (A,B,C,D)
E
F
Roche 2 (D,E,F,H)
Métamorphisme de contact
- R du métam de contact = des cornéennes (grains fins)
• ces cornéennes sont micacées ou tachetées par des minéraux
(andalousite, cordiérite)
• Les roches ne sont pas déformées (Mx non orientés)
- Quelques ex de R du métam du contact
• Quartzite
– Mx = Quartz
- Roche mère = grès
• Marbre
– Mx = Calcite
– Roche mère: calcaire
- Schistes tachetés et schistes noduleux
Schiste à andalousite, à cordiérite et à sillimanite
2- Métamorphisme régional
a/ Définition
- Métam. régional (concerne de larges étendues)
superficie = plusieurs
milliers de Km2
Il apparaît au niveaux des socles des anciennes chaînes de montagnes.
2- Métamorphisme régional
Il entraîne les deux processus majeurs
- transformation texturales : déformation mécanique
- transformation minéralogiques
- intervention de : P lithostatique + T° + P tectonique
les roches sont toujours bien foliées.
2- Métamorphisme régional
- R déformées (par la P tectonique)
2- Métamorphisme régional
- R généralement plissées
2- Métamorphisme régional
b/ différents types de roches
Plus on avance vers le cœur de la montagne plus la P
de + en + métamorphisées et déformées
et les R deviennent
Ardoise
Schiste
Micaschiste
Gneiss
2- Métamorphisme régional
Lors de la progression du metam. La taille du grain
Les R communes dans l’ordre d
du degré de métame) sont :
Ardoise
Schiste
de la taille du grain (augmentation
Micaschiste
Gneiss
2- Métamorphisme régional
zonalité de part et d’autre du Coeur de la montagne
Schistes
micaschistes
gneiss migmatites
Chambre
magmatique
2- Métamorphisme régional
C/ Structure des roches
Les R métamorphiques subissent souvent des déformations, par des
contraintes tectoniques entraînent l'apparition de structures particulières
dans la R. On peut en distinguer 2 types qui se succèdent avec l'intensité
du métamorphisme :
- la schistosité
- la foliation
2- Métamorphisme régional
- la schistosité (S1) : la R se débite en feuillets. Elle apparaît à partir de
5 km de profondeur.
Roche schistosée:
ex: schiste ardoisier
2- Métamorphisme régional
Elle est perpendiculaire ou oblique aux forces en jeu.
Ardoise
compression
2- Métamorphisme régional
Schistosité qui a été ultérieurement plissée
2- Métamorphisme régional
-la foliation : Les Mx s'aplatissent et s'orientent. Ils se regroupent sous forme de
lits.
- Elle apparaît vers 10 Km de profondeur. (Micaschistes, gneiss).
Roche foliée :
ex: Gneiss
Métamorphisme régional
Quelques exemples de
Roches Métamorphiques
Les noms des R métam sont basés sur :
- textures
- comp. Minéralogique de la roche
- composition de départ (shale, calcaire, basalte, granite ….).
Quelques exemples de Roches
Métamorphiques
Quelques exemples de Roches
Métamorphiques
• Les Marbres : calcaires ou dolomies recristallisés.
• Les Quartzites : formées quasiment du quartz.
Proviennent de la recristallisation de grès.
Quelques exemples de Roches
Métamorphiques
• Les schistes : Roches d’origine sédimentaire peu
métamorphisées. (ex Schistes ardoisiers)
• Les Micaschistes : Roches à foliation très
marquée, riches en micas. Dérivent de roches
sédimentaires argileuses
Quelques exemples de Roches
Métamorphiques
• Les Gneiss : Roches foliées très communes dont les
minéraux essentiels sont le quartz, les feldspaths, les micas.
Ils peuvent provenir de roches sédimentaires ou granitiques
• Les Amphibolites : Roches plus ou moins foliées ayant subi
un fort métamorphisme. Elles sont composées d’amphibole
• Les Migmatites : à la limite entre les roches métamorphique
et magmatiques puisqu’elles ont subi une fusion partielle.
Comportent des parties granitiques et gneissiques
Quelques exemples de Roches
Métamorphiques
• Ardoise
– Grains fins
– micas, chlorite, quartz
– Roche mère: Shale
• Schiste
Présence de Schistosité
micaschist à grenat
Gneiss
Qtz + Fd
minéraux ferromagnésiens
Gneiss
Gneiss folié
Gneiss
polymétamorphisé
Gneiss polymétamorphisé
Migmatite: gneiss qui a atteint la fusion
Source: Kenneth Murray/Photo Researchers Inc.
migmatite
Zone gneissique
Zone fondue =
granite