Chapitre 9 • Cinétique des réactions et préservation des roches métamorphiques
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des transitions des silicates d’alumine, en particulier, la transition And = Sil qui a
une très faible DS. Au contraire, le dépassement de T de la réaction de déshydratation
est très faible (quelques degrés).
Dans ce diagramme, suivons l’évolution d’une roche dont la paragenèse est Ms
+ Qtz + And à 550 °C et qui est portée à 750, puis 900 °C. La pression de 0,4 GPa
reste constante. On considère que le quartz est en quantité supérieure au mica blanc.
À 750° C, la roche a franchi la réaction de déshydratation et le silicate d’alumine
produit au cours de cette réaction est la sillimanite, puisque la réaction est franchie
dans le champ de stabilité de ce minéral. Par contre l’andalousite persiste, car la
barrière d’énergie de la transition polymorphique n’a pas été dépassée. La minéralogie
de la roche est Qtz + Kfs + And + Sil. Les 2 silicates d’alumine coexistent dans la
roche. Par contre, à 900°, l’andalousite se transforme en sillimanite.
Nous avons noté précédemment que nombreux facteurs interviennent pour augmenter
la vitesse de réaction. Nous avons remarqué que la transition andalousite – sillimanite
est localisée dans les plans de foliation au Cap Creus (paragraphe 4.2) : elle est facilitée par la déformation. Revenons aux micaschistes dans lesquels coexistent disthène
et sillimanite. Parfois, le disthène est corrodé et inclus dans la muscovite (figure 4,
planche 3), suggérant une transformation du silicate d’alumine en muscovite par la
réaction ionique (ou de lessivage) proposée pour expliquer la rétromorphose de la
sillimanite au Cap Creus (paragraphe 6.4.2) :
3 Ky + 3 Qtz + 2 K + + 3 H 2 O = 2 Ms + 2 H +
Cette réaction suppose la présence d’un fluide et un transfert d’ions H + et K + .
Ceux-ci pourraient provenir de la réaction inverse qui produirait de la sillimanite :
2 Ms + 2 H + = 3 Sil + 3 Qtz + 2 K + + 3 H 2 O.
Le bilan total de ces deux réactions est :
3 Ky = 3 Sil
Ainsi, la transition polymorphique, qui a une cinétique de réaction faible, se réalise
par le biais de réactions ioniques. La réaction se réalise à partir de la migration d’ions
H + et K + dans une phase aqueuse qui sert de solvant et avec l’aide d’un catalyseur :
la muscovite.
9.4 CINÉTIQUE DE RÉACTION ET PRÉSERVATION
DES ROCHES MÉTAMORPHIQUES
Ce chapitre donne un aperçu de la diversité des paramètres qui contrôlent la cinétique
des réactions. Il met l’accent sur les points suivants : la vitesse des réactions varie
considérablement et on peut noter les rôles majeurs de l’eau, de la température et de
la déformation. La préservation des roches métamorphiques dépend du rapport entre
cette vitesse de réaction et la vitesse de l’évolution PT. Au cours du trajet prograde
dans un régime de convergence (tel que celui de la figure 2.1), la déformation, en
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des transitions des silicates d’alumine, en particulier, la transition And = Sil qui a
une très faible DS. Au contraire, le dépassement de T de la réaction de déshydratation
est très faible (quelques degrés).
Dans ce diagramme, suivons l’évolution d’une roche dont la paragenèse est Ms
+ Qtz + And à 550 °C et qui est portée à 750, puis 900 °C. La pression de 0,4 GPa
reste constante. On considère que le quartz est en quantité supérieure au mica blanc.
À 750° C, la roche a franchi la réaction de déshydratation et le silicate d’alumine
produit au cours de cette réaction est la sillimanite, puisque la réaction est franchie
dans le champ de stabilité de ce minéral. Par contre l’andalousite persiste, car la
barrière d’énergie de la transition polymorphique n’a pas été dépassée. La minéralogie
de la roche est Qtz + Kfs + And + Sil. Les 2 silicates d’alumine coexistent dans la
roche. Par contre, à 900°, l’andalousite se transforme en sillimanite.
Nous avons noté précédemment que nombreux facteurs interviennent pour augmenter
la vitesse de réaction. Nous avons remarqué que la transition andalousite – sillimanite
est localisée dans les plans de foliation au Cap Creus (paragraphe 4.2) : elle est facilitée par la déformation. Revenons aux micaschistes dans lesquels coexistent disthène
et sillimanite. Parfois, le disthène est corrodé et inclus dans la muscovite (figure 4,
planche 3), suggérant une transformation du silicate d’alumine en muscovite par la
réaction ionique (ou de lessivage) proposée pour expliquer la rétromorphose de la
sillimanite au Cap Creus (paragraphe 6.4.2) :
3 Ky + 3 Qtz + 2 K + + 3 H 2 O = 2 Ms + 2 H +
Cette réaction suppose la présence d’un fluide et un transfert d’ions H + et K + .
Ceux-ci pourraient provenir de la réaction inverse qui produirait de la sillimanite :
2 Ms + 2 H + = 3 Sil + 3 Qtz + 2 K + + 3 H 2 O.
Le bilan total de ces deux réactions est :
3 Ky = 3 Sil
Ainsi, la transition polymorphique, qui a une cinétique de réaction faible, se réalise
par le biais de réactions ioniques. La réaction se réalise à partir de la migration d’ions
H + et K + dans une phase aqueuse qui sert de solvant et avec l’aide d’un catalyseur :
la muscovite.
9.4 CINÉTIQUE DE RÉACTION ET PRÉSERVATION
DES ROCHES MÉTAMORPHIQUES
Ce chapitre donne un aperçu de la diversité des paramètres qui contrôlent la cinétique
des réactions. Il met l’accent sur les points suivants : la vitesse des réactions varie
considérablement et on peut noter les rôles majeurs de l’eau, de la température et de
la déformation. La préservation des roches métamorphiques dépend du rapport entre
cette vitesse de réaction et la vitesse de l’évolution PT. Au cours du trajet prograde
dans un régime de convergence (tel que celui de la figure 2.1), la déformation, en
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