Chapitre 8 • Les réactions métamorphiques multivariantes…
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8.7.1 Composition des inclusions fluides
La composition de la phase fluide emprisonnée dans les inclusions est accessible par
différentes techniques. Le fluide peut être extrait par écrasement des échantillons, ou
par chauffage, et analysé par spectrométrie et spectrométrie de masse. Mais les techniques les plus utilisées actuellement sont la microthermométrie et la microsonde à
effet Raman. Dans le premier cas une évaluation de la composition de l’inclusion est
obtenue à partir de la détermination des points de congélation et de fusion (apparition
et disparition des phases solides telles que chlatrates, glace carbonique eutectique,
glace, NaCl, par exemple), et des points d’homogénéisation (disparition des phases
gazeuses) ; ces données sont tirées de l’étude des inclusions au microscope, à l’aide
d’une surplatine chauffante et réfrigérante (– 180 à + 600 °C) qui permet de faire
apparaître ou disparaître les différentes phases suivant les températures appliquées.
Cette méthode nécessite de faire des hypothèses sur le mélange qui constitue les
inclusions. Cette incertitude peut être levée grâce à une analyse complémentaire à la
microsonde à effet Raman qui fournit une composition chimique approximative des
inclusions. Celles-ci sont en général constituées de fluides mixtes principalement
composés de C – O – H – N ; ces fluides peuvent être traités dans des systèmes relativement simples : H 2 O + CO 2 ± CH 4 ± N 2 comportant des quantités variables de
NaCl en solution, et des quantités subordonnées de CaCl 2 et KCl. Les inclusions des
séries métapélitiques appartenant au faciès Schistes verts et Amphibolite sont particulièrement riches en eau ; celles des roches qui ont recristallisé dans les conditions
du faciès Granulite sont au contraire pauvres en eau, riches en CO 2 ; ceci explique
l’absence ou la rareté des phases hydratées dans ces unités.
8.7.2 Caractérisation des isochores et thermobarométrie
Au moment du piégeage, au cours du métamorphisme, la phase fluide est supposée
homogène (ce qui n’est pas toujours le cas) : elle était monophasée. Pendant l’évolution
ultérieure vers les basses températures et les basses pressions, le volume de l’inclusion
reste constant si les effets de la compressibilité du quartz sont négligés ; la composition
globale ne change pas. L’évolution de la phase fluide est alors contrôlée par un trajet
univariant dans l’espace P-T, ou trajet isochore (à volume constant, donc à densité
constante). L’inclusion reste monophasée tant que les conditions P-T sur l’isochore
restent dans le domaine à une seule phase fluide (figure 8.9). À partir d’une température d’homogénéisation T h , la phase fluide homogène se sépare en plusieurs phases
lorsque l’isochore franchit ou suit les équilibres univariants du diagramme de phases
correspondant à la composition considérée : phases gazeuses, liquides ou solides, par
ébullition, immiscibilité et précipitation.
Au cours de cette évolution, la pression dans l’inclusion est totalement contrôlée
par la température qui est la seule variable indépendante puisque le volume est constant
(en vertu d’une relation proche de celle des gaz parfaits : PV = nRT). Cette évolution
est donc réversible par simple chauffage de l’inclusion, par exemple à l’aide d’une
surplatine chauffante disposée sous l’objectif d’un microscope : les phases solides et
gazeuses disparaissent progressivement et, à partir de la température T h , l’inclusion
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8.7.1 Composition des inclusions fluides
La composition de la phase fluide emprisonnée dans les inclusions est accessible par
différentes techniques. Le fluide peut être extrait par écrasement des échantillons, ou
par chauffage, et analysé par spectrométrie et spectrométrie de masse. Mais les techniques les plus utilisées actuellement sont la microthermométrie et la microsonde à
effet Raman. Dans le premier cas une évaluation de la composition de l’inclusion est
obtenue à partir de la détermination des points de congélation et de fusion (apparition
et disparition des phases solides telles que chlatrates, glace carbonique eutectique,
glace, NaCl, par exemple), et des points d’homogénéisation (disparition des phases
gazeuses) ; ces données sont tirées de l’étude des inclusions au microscope, à l’aide
d’une surplatine chauffante et réfrigérante (– 180 à + 600 °C) qui permet de faire
apparaître ou disparaître les différentes phases suivant les températures appliquées.
Cette méthode nécessite de faire des hypothèses sur le mélange qui constitue les
inclusions. Cette incertitude peut être levée grâce à une analyse complémentaire à la
microsonde à effet Raman qui fournit une composition chimique approximative des
inclusions. Celles-ci sont en général constituées de fluides mixtes principalement
composés de C – O – H – N ; ces fluides peuvent être traités dans des systèmes relativement simples : H 2 O + CO 2 ± CH 4 ± N 2 comportant des quantités variables de
NaCl en solution, et des quantités subordonnées de CaCl 2 et KCl. Les inclusions des
séries métapélitiques appartenant au faciès Schistes verts et Amphibolite sont particulièrement riches en eau ; celles des roches qui ont recristallisé dans les conditions
du faciès Granulite sont au contraire pauvres en eau, riches en CO 2 ; ceci explique
l’absence ou la rareté des phases hydratées dans ces unités.
8.7.2 Caractérisation des isochores et thermobarométrie
Au moment du piégeage, au cours du métamorphisme, la phase fluide est supposée
homogène (ce qui n’est pas toujours le cas) : elle était monophasée. Pendant l’évolution
ultérieure vers les basses températures et les basses pressions, le volume de l’inclusion
reste constant si les effets de la compressibilité du quartz sont négligés ; la composition
globale ne change pas. L’évolution de la phase fluide est alors contrôlée par un trajet
univariant dans l’espace P-T, ou trajet isochore (à volume constant, donc à densité
constante). L’inclusion reste monophasée tant que les conditions P-T sur l’isochore
restent dans le domaine à une seule phase fluide (figure 8.9). À partir d’une température d’homogénéisation T h , la phase fluide homogène se sépare en plusieurs phases
lorsque l’isochore franchit ou suit les équilibres univariants du diagramme de phases
correspondant à la composition considérée : phases gazeuses, liquides ou solides, par
ébullition, immiscibilité et précipitation.
Au cours de cette évolution, la pression dans l’inclusion est totalement contrôlée
par la température qui est la seule variable indépendante puisque le volume est constant
(en vertu d’une relation proche de celle des gaz parfaits : PV = nRT). Cette évolution
est donc réversible par simple chauffage de l’inclusion, par exemple à l’aide d’une
surplatine chauffante disposée sous l’objectif d’un microscope : les phases solides et
gazeuses disparaissent progressivement et, à partir de la température T h , l’inclusion
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