métamorphisme

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1 Présentation
métamorphisme, processus de modification minéralogique des roches sous l’effet d’une forte augmentation de température et/ou de pression.



2 Définition et caractéristiques générales du métamorphisme
Le métamorphisme est un processus physico-chimique qui se produit lors d’une forte augmentation de température (de quelques dizaines à quelques centaines de degrés Celsius) et/ou de pression (de quelques atmosphères à quelques milliers d’atmosphères). Soumis à ces efforts thermiques et mécaniques, les minéraux des roches se retrouvent en dehors de leur domaine de stabilité. Leurs caractéristiques se modifient, entraînant la disparition de certains minéraux et la création d’autres, pour former finalement une nouvelle roche : une roche métamorphique (le grès, le gneiss, le marbre, par exemple).

Dans tous les cas, les roches métamorphisées restent à l’état solide durant le processus de métamorphisme qui se produit sans fusion, uniquement par recristallisation (voir cristal). Le métamorphisme se situe donc entre la diagenèse (transformation des sédiments en roche sous faible température et pression) et la fusion des roches (on parle alors d’anatexie).

Selon le type et l’intensité (ou le degré) du métamorphisme subi, les roches métamorphiques présentent diverses structures (ou textures) caractéristiques : la schistosité (roche en feuillets mais avec la même composition minéralogique), la foliation (aplatissement et orientation des minéraux recristallisés selon la direction de schistosité), le boudinage (déformation de la roche avec apparition d’une schistosité) ou une structure œillée (recristallisation grossière de certains minéraux, comme dans les gneiss).

Ces 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). Selon la nature de ces roches initiales, on parle de para-métamorphisme (roches sédimentaires métamorphisées), d’ortho-métamorphisme (roches magmatiques métamorphisées) ou de poly-métamorphisme (roches métamorphiques métamorphisées). Le métamorphisme peut être isochimique (sans modification de la composition chimique) ou allochimique (avec modification de la composition chimique).



3 Types de métamorphisme
L’origine de la formation des roches métamorphiques permet de distinguer plusieurs types de métamorphisme : le métamorphisme de contact, le métamorphisme régional (ou général), le métamorphisme d’impact (ou de choc) et le métamorphisme hydrothermal.

3.1
Métamorphisme de contact

Le métamorphisme de contact est principalement causé par une augmentation de température (métamorphisme thermique). Ce type de métamorphisme se produit lorsqu’il y a un apport de chaleur extérieur dû à une source magmatique, généralement l’intrusion d’un pluton magmatique — grande masse de magma se refroidissant dans les profondeurs de la croûte terrestre (voir intrusions magmatiques). La différence de température entre ce pluton chaud (massif intrusif) et les roches encaissantes vont faire subir une transformation aux bordures de ces dernières. La zone métamorphisée (appelée auréole de métamorphisme) s’étend de quelques mètres à quelques centaines de mètres autour de l’intrusion. Une schistosité est également perceptible.

3.2
Métamorphisme régional

Le métamorphisme régional (ou général) est dû simultanément à une augmentation de température et de pression. Ce type de métamorphisme, lié à des phénomènes tectoniques (création des chaînes de montagne), provient principalement des zones de subduction. La zone métamorphisée s’étend sur des régions de plusieurs milliers de kilomètres (des massifs, comme le Massif central) et sur de grandes profondeurs. Les roches métamorphiques sont souvent aplaties et orientées le long des plans de foliation. De nouveaux cristaux apparaissent : micas, grenats, andalousite, feldspaths, etc. Par exemple, les schistes se transforment en micaschistes (micas blancs), puis en micaschistes à deux micas (blancs et noirs), puis en micaschistes à andalousite, et enfin en gneiss. De l’anatexie (fusion partielle ou totale des roches) peut apparaître ponctuellement.

3.3
Métamorphisme d’impact

Le métamorphisme d’impact (ou de choc) est quant à lui causé par une énorme et brutale augmentation de pression (métamorphisme de pression). Ce type de métamorphisme, lié à des chocs extrêmes et rares, provient généralement de la chute de corps célestes à la surface de la Terre (impacts de météorites). La coésite, variété particulière de silice à très haute pression que l’on retrouve dans les cratères d’impact, est caractéristique de ce type de métamorphisme. De même, les impactites et les tectites sont des roches exceptionnelles, issues d’un métamorphisme de choc.

3.4
Métamorphisme hydrothermal

Le métamorphisme hydrothermal apparaît lorsque des sources d’eau chaude (les geysers, par exemple) réchauffent les roches en contact. Ce type de métamorphisme est très peu fréquent.


4 Intensité du métamorphisme
L’intensité (ou degré) du métamorphisme est caractérisée par des variations de pression et de température, qui permettent d’identifier des « climats » métamorphiques à partir d’isogrades (zones de même intensité repérées par des minéraux spécifiques dits minéraux marqueurs) et des faciès métamorphiques (assemblages de minéraux).