Chapitre 9 • Cinétique des réactions et préservation des roches métamorphiques
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les conditions des faciès Schistes verts et Amphibolite, on note la rareté de textures
réactionnelles dans les micaschistes, roches hydratées et perméables, dans lesquelles
les réactions se réalisent complètement et rapidement. Le métamorphisme de contact
permet d’apprécier la vitesse des réactions. Ce métamorphisme se réalise dans un délai
relativement bref, inférieur au million d’années, estimé dans quelques cas à quelques
centaines de milliers d’années. Dans ce délai bref, les réactions métamorphiques
atteignent généralement l’équilibre.
L’infiltration d’eau a un contrôle important sur la vitesse de réaction, en particulier
à basses températures. Rubie (1990) écrivait que le moment où une réaction se réalise
n’est pas le moment où cette réaction est croisée dans l’espace P-T, mais lorsque les
fluides sont disponibles sur le site de la réaction. Il peut se passer des dizaines de
millions d’années entre les deux événements ; la réaction peut être franchie durant
un premier cycle géologique et se réaliser au cours d’un deuxième.
Parmi les différents fluides qui interviennent dans la nature, l’eau est celui qui
contribue le plus à une augmentation significative de la vitesse de réaction. Sa dilution
par du CO 2 provoquerait une diminution significative de la solubilité des minéraux
et de la concentration des éléments en solution, ce qui réduit d’autant la capacité du
fluide à transporter ces éléments.
9.2.3 L’influence de la déformation
Nous avons signalé, à travers l’exemple du Cap Creus (paragraphe 4.2), le rôle
important de la déformation sur la recristallisation et, par voie de conséquence, sur
la cinétique de réaction. Ainsi, la déformation :
• permet et maintient la juxtaposition des grains réactants entre eux. En contexte
statique, en l’absence de déformation, lorsque la couronne du minéral néoformée
s’épaissit, la diffusion intercristalline nécessaire pour la traverser, ralentit significativement la cinétique de la réaction (cf. ci-dessus). La déformation diminue les
distances entre les minéraux réactants en disloquant la couronne qui les blinde.
• réduit la taille des cristaux réactants et augmente leur énergie libre, favorisant ainsi
le franchissement de la barrière d’énergie.
• facilite grandement la diffusion intergranulaire en favorisant la circulation des
fluides dans les plans de foliation.
Lorsque la déformation provoque une recristallisation dynamique, ce sont les minéraux stables dans ces conditions PT qui cristallisent, alors que les minéraux précoces
peuvent persister à l’état métastable dans les zones préservées de la déformation :
les paragenèses les plus précoces sont préservées au cœur de « boudins » tectoniques
(figure 9.1).
En effet, un point important est à noter : la déformation est hétérogène. Un champ
de contraintes (forces) exercé sur des matériaux aux propriétés rhéologiques (mécaniques) différentes déforme différemment ces roches : celles-ci ont des réponses différentes à un même champ de contraintes. Un même matériau montre des points de
faiblesse à toutes les échelles, depuis le défaut cristallin jusqu’à la fracture à l’échelle
de l’affleurement. C’est sur ces points de faiblesse que se localise la déformation. Si
9782100522682-Nicollet.fm Page 126 Mardi, 29. décembre 2009 4:34 16
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les conditions des faciès Schistes verts et Amphibolite, on note la rareté de textures
réactionnelles dans les micaschistes, roches hydratées et perméables, dans lesquelles
les réactions se réalisent complètement et rapidement. Le métamorphisme de contact
permet d’apprécier la vitesse des réactions. Ce métamorphisme se réalise dans un délai
relativement bref, inférieur au million d’années, estimé dans quelques cas à quelques
centaines de milliers d’années. Dans ce délai bref, les réactions métamorphiques
atteignent généralement l’équilibre.
L’infiltration d’eau a un contrôle important sur la vitesse de réaction, en particulier
à basses températures. Rubie (1990) écrivait que le moment où une réaction se réalise
n’est pas le moment où cette réaction est croisée dans l’espace P-T, mais lorsque les
fluides sont disponibles sur le site de la réaction. Il peut se passer des dizaines de
millions d’années entre les deux événements ; la réaction peut être franchie durant
un premier cycle géologique et se réaliser au cours d’un deuxième.
Parmi les différents fluides qui interviennent dans la nature, l’eau est celui qui
contribue le plus à une augmentation significative de la vitesse de réaction. Sa dilution
par du CO 2 provoquerait une diminution significative de la solubilité des minéraux
et de la concentration des éléments en solution, ce qui réduit d’autant la capacité du
fluide à transporter ces éléments.
9.2.3 L’influence de la déformation
Nous avons signalé, à travers l’exemple du Cap Creus (paragraphe 4.2), le rôle
important de la déformation sur la recristallisation et, par voie de conséquence, sur
la cinétique de réaction. Ainsi, la déformation :
• permet et maintient la juxtaposition des grains réactants entre eux. En contexte
statique, en l’absence de déformation, lorsque la couronne du minéral néoformée
s’épaissit, la diffusion intercristalline nécessaire pour la traverser, ralentit significativement la cinétique de la réaction (cf. ci-dessus). La déformation diminue les
distances entre les minéraux réactants en disloquant la couronne qui les blinde.
• réduit la taille des cristaux réactants et augmente leur énergie libre, favorisant ainsi
le franchissement de la barrière d’énergie.
• facilite grandement la diffusion intergranulaire en favorisant la circulation des
fluides dans les plans de foliation.
Lorsque la déformation provoque une recristallisation dynamique, ce sont les minéraux stables dans ces conditions PT qui cristallisent, alors que les minéraux précoces
peuvent persister à l’état métastable dans les zones préservées de la déformation :
les paragenèses les plus précoces sont préservées au cœur de « boudins » tectoniques
(figure 9.1).
En effet, un point important est à noter : la déformation est hétérogène. Un champ
de contraintes (forces) exercé sur des matériaux aux propriétés rhéologiques (mécaniques) différentes déforme différemment ces roches : celles-ci ont des réponses différentes à un même champ de contraintes. Un même matériau montre des points de
faiblesse à toutes les échelles, depuis le défaut cristallin jusqu’à la fracture à l’échelle
de l’affleurement. C’est sur ces points de faiblesse que se localise la déformation. Si
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