métamorphique, roche - géologie et géophysique.

métamorphique, roche - géologie et géophysique. 1 PRÉSENTATION métamorphique, roche, roche dont la composition minéralogique et structurale d'origine s'est modifiée sous l'action de températures et/ou de pressions élevées, généralement en profondeur dans la croûte terrestre. Les roches métamorphiques sont donc formées à partir de roches préexistantes, comme l'origine du mot métamorphique le rappelle (en grec, meta signifie « après «, et morphosis la « forme «). 2 DÉFINITION ET STRUCTURE DES ROCHES MÉTAMORPHIQUES Les roches métamorphiques sont des roches (magmatiques, sédimentaires ou déjà métamorphiques) qui ont subit un métamorphisme. Ce processus entraîne une restructuration minéralogique de ces roches sous l'effet d'une forte augmentation de température et/ou de pression. Les transformations minéralogiques et structurales subies par les roches se font toujours à l'état solide. Selon la nature des roches initiales, on parle de para-métamorphisme (associé aux roches sédimentaires), d'orthométamorphisme (associé aux roches magmatiques) ou de poly-métamorphisme (associé aux roches métamorphiques). Ainsi, un granite ou une rhyolite (roches magmatiques) donne un orthogneiss, tandis qu'une série sédimentaire de nature arkosique (composition chimique identique au granite) donne un paragneiss. Les roches métamorphiques peuvent également être nommées en utilisant le nom de la roche d'origine, précédé du préfixe méta- : par exemple, un métagrès, un métabasalte ou un métagranite. Lorsqu'une roche est soumise à un second métamorphisme, on parle de rétromorphose. Selon son intensité, le métamorphisme s'accompagne de la création de textures particulières, notamment la schistosité (la roche se débite en feuillets de même composition minéralogique, lorsque le métamorphisme est faible), la foliation (recristallisation fine de certains minéraux, comme les micas, lorsque le métamorphisme est plus fort), ou la structure oeillée (recristallisation grossière de certains minéraux, comme dans les gneiss). Les roches métamorphiques peuvent être d'origine endogène (formées en profondeur de la Terre) ou exogène (formées en surface de la croûte terrestre). 3 FORMATION DES ROCHES MÉTAMORPHIQUES La formation des roches métamorphiques est due au processus du métamorphisme, provoqué par une forte augmentation de température et/ou de pression. L'augmentation de la pression est due au poids des couches supérieures (pression lithostatique qui entraîne une compaction et la diagenèse -- transformation d'un sédiment en roche), des fluides (pression hydrostatique) ou des contraintes liées aux phénomènes tectoniques (voir tectonique des plaques). L'augmentation de la température est naturelle, puisque le gradient géothermique naturel moyen est de l'ordre de 30 °C par kilomètre de profondeur (voir géothermie). Sous l'effet de ces variations physiques et thermiques, la roche initiale (appelée protolithe) sort de son domaine de stabilité. Elle subit une modification de ses propriétés physiques, chimiques et minéralogiques, entraînant l'apparition de certains minéraux et la disparition d'autres. Les propriétés chimiques finales peuvent rester les mêmes qu'initialement (métamorphisme isochimique) ou changer complètement (métamorphisme allochimique). 4 CLASSIFICATION DES ROCHES MÉTAMORPHIQUES La classification des roches métamorphiques est délicate car se mélangent les caractéristiques des roches initiales (composition minéralogique, structure, etc.) et le degré de métamorphisme (fonction du couple pression-température lors de leur formation), qui est déterminé à l'aide de minéraux marqueurs ; en effet, comme les divers minéraux qui constituent une roche sont stables dans des domaines de température et de pression bien définis, ils constituent de précieux indicateurs de l'intensité de métamorphisme subie par la roche. Ainsi, il existe par exemple des roches de haute température (gneiss et granulites à grenats) et des roches de haute pression et basse température (schistes bleus à glaucophane). La présence d'andalousite dans la roche est significative de haute température et basse pression, tandis que les grenats dans une roche sont significatifs de haute température et haute pression. L'argile est métamorphisée en ardoise si la température reste basse, mais elle se métamorphise en phyllite si la température est suffisamment élevée (recristallisation des minéraux argileux en paillettes de mica), voire en schiste (recristallisation complète de l'argile) sous l'action de températures encore plus fortes. Des « climats « métamorphiques sont associés à des zones de température-pression identiques : le climat basse pression-haute température (de type Abukuma) correspond au métamorphisme de contact (principalement dû à une augmentation de température à la suite d'une intrusion de magma) ou au métamorphisme océanique hydrothermal, comme à Flamanville, en Normandie ; le climat moyenne pression-moyenne température (de type Barrowien) correspond à un métamorphisme régional (tectonique de collision), comme dans le Massif central ; le climat haute pression-basse température (de type Franciscain) correspond aussi à un métamorphisme régional mais de subduction, comme dans les Alpes. Toute sorte de roche peut être métamorphisée : un conglomérat devient un conglomérat déformé ou un gneiss conglomératique, le shale de l'ardoise, le syénite du gneiss syénite, le grès de la quartzite, le calcaire du marbre, le granite du gneiss granitique, le charbon de l'anthracite, la rhyolite du schiste porphyrique, le gabbro du schiste vert, etc. 5 LES PRINCIPALES ROCHES MÉTAMORPHIQUES Les roches métamorphiques les plus communes sont les gneiss et les schistes. Le gneiss est une roche cristalline formée par un métamorphisme régional (ou général). La foliation est souvent nette, symbolisée par des lits de teinte sombre et riche en minéraux ferromagnésiens (micas, amphiboles) qui alternent avec des lits plus clairs de quartz et de feldspaths. Les schistes sont repérables lorsque les cristaux du minéral principal sont disposés en couches parallèles, formant un grand nombre de feuillets (ou plan de schistosité) selon lesquels les roches schisteuses se délitent facilement. Leur nom provient du minéral dominant à l'origine de la foliation (les micaschistes lorsque les micas dominent). Une autre roche métamorphique, le marbre, provient de la transformation des roches sédimentaires carbonatées (calcaire, dolomie). C'est une roche, compacte, dure et lourde. Le marbre blanc, avec des structures cristallines visibles, est la forme la plus pure du marbre. Les marbres sont souvent utilisés comme matériaux de construction et en statuaire. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.