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Département de Géologie Appliquée
Université Hassan 1er – FST – Settat
Géologie Générale 1
Mme Aïcha Rochdi
Séance 15 &16
IV - Les roches métamorphiques :
1- Définition
- Le métamorphisme correspond à l'ensemble des transformations intervenant à l'état
solide dans la composition minérale et la structure d'une roche soumise à des conditions
différentes de température et de pression de celle où elle s'est formée.
-Les limites du métamorphisme :
-Limite supérieure : l'anatexie où on assiste à une fusion partielle des roches.
La diagenèse est une simple compaction de la roche avec départ de l'eau des
minéraux hydratés.
Anatexie dépend de la nature de la roche et des conditions d'hydratation. Elle
correspond d'une manière générale au solidus du granite.
-Limite inférieure : la diagenèse qui correspond à des pressions moyennes et des
températures allant de 2 à 300 °C.
Figure II- 11 : les limites du métamorphisme.
Si le métamorphisme, ainsi défini, a affecté des roches sédimentaires, on parle alors de
roches para-métamorphiques.
S'il s'agit de roche magmatique, c'est l'ortho-métamorphisme.
S'il s'agit de roches métamorphiques, on l'appelle poly-métamorphisme.
Une roche soumise au départ à un degré de métamorphisme très intense, peut se
transformer ultérieurement jusqu'à donner une roche moins métamorphisée. C'est le
rétro métamorphisme
2- les facteurs du métamorphisme
a- la température
Lors de leur enfouissement les roches subissent des températures de plus en plus
grandes :
Gradient géothermique :
C'est le résultat d'un flux thermique qui émane du globe. Sa valeur
moyenne est de 30 °C/Km et peut augmenter jusqu'à 50 °C/Km dans les
zones orogéniques ou bien baisser jusqu'à 6°C/Km sous les zones stables.
de T° facilite les réactions chimiques. Des minéraux qui étaient en équilibre
se transforment progressivement en d'autres plus stable dans les nouvelles
conditions de température
b- la pression
b1 - Pression lithostatique :
Pression due au poids des roches sur-incombant. Dans le cas où le matériau serait
homogène et isotrope, cette pression lithostatique est de type hydrostatique et
identique dans toutes les direction de l'espace ; elle est dite pression de confinement.
!!! Rq : la pression lithostatique seule, sans élévation de température reste sans
effet sur les roches
b2 - Pression Tectonique :
Elle est liée à une contrainte (force ) tectonique qui s'exerce sur une masse de roche
selon une orientation précise. Son effet dépend également de la température, donc
de l'enfouissement.
Elle se traduit par les structures suivantes :
Rappel !Diapositive 7
1 atm = 105 Pa
= 1.013bar
= 1.033 kg/cm2
1 [Pa] = 1 [N / m2]
1 [bar] = 105 [Pa] = 105 [N / m2].
la pression atmosphérique au niveau de la mer est de 760mm de Hg,
soit 105 Pa ou plus simple 1 bar. Par contre, dès que nous quitterons
le niveau de la mer (0 mètre), pour nous élever au dessus de ce
niveau, la pression atmosphérique va diminuer !
P atm (bar) = 1- (Altitude/10 000)
P. lithostatique : elle est due au poids des roches accumulées par sédimentation, par
subduction ou par chevauchement et charriage. Elle entraîne une compaction et la
diagenèse. La pression lithostatique des sédiments (2,5 kilos pour une colonne de 10
m sur 1cm2) ainsi que des phénomènes tectoniques permet l'enfoncement des roches
dans la croûte.RetourDiapositive 8
So
So
Figure II- 12: les différentes structures engendrées par le métamorphisme
Z. Plissement
Z. Schistosité
Z. Foliation
3- Les minéraux du métamorphisme :
Les minéraux les plus abondants dans les roches métamorphiques sont les minéraux des
roches magmatiques et qui sont, biotite, muscovite, feldspath, quartz, amphibole, …
Par contre certains minéraux sont caractéristiques uniquement des roches métamorphiques
et qui sont :
- les silicates d'alumine et qui sont (Figure II-15) :
l'andalousite, cristaux prismatiques à base carrée ;
la silimanite, cristaux allongés souvent fibreux ;
le disthène, cristaux laminaires
- Staurotide,
- Grenat,
- Cordiérite,
- Epidote,
- Jadéite,
- …
Métamorphisme Anatexie
MVA : minéraux d’argile
4- Les différents types de métamorphismes
a - le métamorphisme de contact :
Il peut s'étendre sur quelques centimètres à quelques kilomètres autour d'une intrusion
magmatique en formant ce qu'on appelle une auréole de métamorphisme (voir schéma)
C'est un métamorphisme à basse pression et haute température. L'importance de l'auréole
et la nature des transformations dépendent de deux facteurs :
- la nature de la roche originelle,
- la distance par rapport à l'intrusion.
4- Les différents types de métamorphismes
ROCHE
D'ORIGINE
ARGILE
(SERIE
PELITIQUE)
GRES
(SERIE
SILICEUSE)
CALCAIRE
(SERIE
CARBONATEE)
PHYLLADES
SCHISTES (A TEXTURE
FINEMENT
ORIENTEE)
SCHISTES
TACHETES (LES TACHES SONT
UN MINERAL
NOUVEAU : LA
CORDIERITE)
SCHISTES
NODULEUX
ET MICACES ( LA ROCHES PERD
SA TEXTURE
ORIENTEE,
APPARITION
D'ANDALOUSITE)
CORNEENNES (ROCHES
ISOTROPES SANS
AUCUNE
ORIENTATION
PREFERENTIELLE)
QUARTZITES
ET
QUARTZITES
MICACES
MARBRES ET
CIPOLINS
SERPENTINITE (EN PRESENCE DE MG)
Exemple : Nature des
roches métamorphiques
dans diverses séries en
fonction de l'intensité du
métamorphisme de
contact.
Rq : on appelle une série
l'ensemble des roches
métamorphiques issu
d'une même roche de
départ.
2ème type de métamorphisme
b - le métamorphisme régional :
C'est un métamorphisme associé à une élévation de la température et de la pression due à
l'effet de l'enfouissement ou de la contrainte tectonique.
Il se manifeste sur le terrain par la succession suivante :
En premier l'apparition d'une schistosité diffuse dans la formation sédimentaire qui est
limitée (1) qui correspond à l'apparition d'andalousite,
la limite (2) correspond au développement d'un faciès de micaschiste à biotite, Silimanite et
muscovite,
la limite (3) correspond à l'apparition d'un gneiss œillet avec feldspath, biotite et quartz,
la limite (4) correspond à l'anatexie avec formation de roche migmatitique.
La succession minéralogique qui accompagne le métamorphisme régional est la suivante :
(1)
Argile Andalousite + Muscovite
(2)
Muscovite + Biotite + Staurotide + Cordiérite
(3)
Biotite + Feldspath + Sillimanite
Rq : il existe un métamorphisme très rare de très haute pression et de basse T°
appelé dynamo - métamorphisme qui se produit lors de la tombée d'une météorite à
la surface de la terre ou bien dans des cas de mouvements tectoniques brusques tel
que les failles ou les nappes de charriage. La roche qui se forme est dite mylonite.
3ème type de métamorphisme
Dy
nam
o-
mét
am
orp
his
me
le métamorphisme
de contact
le métamorphisme
régional
dynamo-
métamorphisme
Résumé : Les différents types de métamorphismes et leur zonation :
VI- Relation entre magmatisme et métamorphisme :
On distingue trois types de granite selon leur origine :
- Granite crustal : issu de la fusion partielle de la croûte continentale par des processus
métamorphisme, ce sont des granites orogéniques. Ils sont associés à la formation de chaînes
de montagne sous l'effet des pressions tectoniques. En gisement, ils sont la plupart du temps
concordants aux roches encaissantes. Ils sont dits granites d'anatexie et ils sont souvent
associés aux migmatites.
- Granites mantélliques : proviennent de la différentiation magmatique des matériaux
issus du manteau. Ce sont des granites dits anorogéniques et ils se présentent toujours à
l'état discordant par rapport aux roches encaissantes.
- Granites mixtes : ce sont des granites issus de l'anatexie et mélangés avec des matériaux
mantélliques.
Micaschiste
Gneiss
Gneiss
Migmatite
Migmatite
Migmatite
Relation granite / Roches métamorphiques
