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1.1 • Définition du métamorphisme
des minéraux A et B aux conditions de P0-T0 en une roche constituée des minéraux
A et C lorsqu’elle est portée dans de nouvelles conditions P1-T1. Le diagramme
pression-température matérialise le « déplacement » de la roche dans l’espace pressiontempérature. À P0-T0, les minéraux A + B sont à l’équilibre chimique et minéralogique.
Dans les nouvelles conditions P1-T1, A et B ne sont plus stables ensemble et ne
peuvent plus coexister. Il en résulte une réaction interminérale (et chimique) entre A
et B pour donner une nouvelle phase C :
A + B = C
Dans un stade transitoire, il existe un assemblage temporaire dans lequel les trois
minéraux ne sont pas à l’équilibre entre eux. Le nouvel état d’équilibre est atteint
lorsqu’un minéral réactant a disparu.
On appelle paragenèse, l’assemblage de minéraux à l’équilibre thermodynamique
dans la roche. À l’observation pétrographique (macroscopique ou microscopique),
cet état d’équilibre est démontré lorsque toutes les espèces minérales présentes dans
une roche sont en contact entre elles, sans réaction. C’est le cas des deux assemblages
A + B et A + C de la figure 1.1 (figure 2, planche I). Au contraire, l’assemblage minéralogique A + B + C sur cette même figure n’est pas une paragenèse : les deux minéraux
A et B sont séparés systématiquement pas le minéral C et ne sont plus stables
ensemble. Le minéral C en couronne autour du minéral B permet de définir ce que
l’on appelle une texture coronitique (dessin du milieu sur la figure 1.1, figures 3 et 4,
planche 1). Dans le diagramme PT, le champ (ou domaine) de stabilité d’un minéral
ou d’un assemblage minéralogique (paragenèse) est l’intervalle DP – DT dans lequel
ce minéral ou cette paragenèse est stable, c’est-à-dire peut exister (champs gris sur
la figure 1.1).
1.1.2 Préservation des roches métamorphiques
et métastabilité
Le pétrologue peut trouver sur le terrain les trois roches représentées sur la figure 1.1.
Pourtant, celles-ci ne sont plus dans les conditions de leur formation, à P0-T0 et P1-T1,
mais à pression et température ambiantes, puisqu’elles ont été recueillies à la surface
du globe. Elles sont en dehors de leur domaine de stabilité et auraient dû se transformer
en un assemblage stable aux conditions de surface. On dit que ces roches, ces associations de minéraux, ces phases (minéraux) qui sont hors de leur domaine de stabilité,
sont métastables.
Cette métastabilité n’est pas une situation exceptionnelle dans la nature, bien au
contraire ; il s’agit de la situation la plus commune. Pour l’illustrer, on peut choisir
un exemple spectaculaire comme celui du diamant dont la présence à la surface du
globe est « anormale » d’un point de vue thermodynamique. En effet, cette forme
minérale du carbone cristallise et est stable à haute pression (P > 3GPa), c’est-à-dire
à grandes profondeurs (> 90 km), tandis que la forme stable en surface est le
graphite. Pourtant, ces deux minéraux coexistent à la surface pour la plus grande joie
des bijoutiers et des dessinateurs. Le diamant est métastable.
9782100522682-Nicollet.fm Page 5 Mardi, 29. décembre 2009 4:34 16
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1.1 • Définition du métamorphisme
des minéraux A et B aux conditions de P0-T0 en une roche constituée des minéraux
A et C lorsqu’elle est portée dans de nouvelles conditions P1-T1. Le diagramme
pression-température matérialise le « déplacement » de la roche dans l’espace pressiontempérature. À P0-T0, les minéraux A + B sont à l’équilibre chimique et minéralogique.
Dans les nouvelles conditions P1-T1, A et B ne sont plus stables ensemble et ne
peuvent plus coexister. Il en résulte une réaction interminérale (et chimique) entre A
et B pour donner une nouvelle phase C :
A + B = C
Dans un stade transitoire, il existe un assemblage temporaire dans lequel les trois
minéraux ne sont pas à l’équilibre entre eux. Le nouvel état d’équilibre est atteint
lorsqu’un minéral réactant a disparu.
On appelle paragenèse, l’assemblage de minéraux à l’équilibre thermodynamique
dans la roche. À l’observation pétrographique (macroscopique ou microscopique),
cet état d’équilibre est démontré lorsque toutes les espèces minérales présentes dans
une roche sont en contact entre elles, sans réaction. C’est le cas des deux assemblages
A + B et A + C de la figure 1.1 (figure 2, planche I). Au contraire, l’assemblage minéralogique A + B + C sur cette même figure n’est pas une paragenèse : les deux minéraux
A et B sont séparés systématiquement pas le minéral C et ne sont plus stables
ensemble. Le minéral C en couronne autour du minéral B permet de définir ce que
l’on appelle une texture coronitique (dessin du milieu sur la figure 1.1, figures 3 et 4,
planche 1). Dans le diagramme PT, le champ (ou domaine) de stabilité d’un minéral
ou d’un assemblage minéralogique (paragenèse) est l’intervalle DP – DT dans lequel
ce minéral ou cette paragenèse est stable, c’est-à-dire peut exister (champs gris sur
la figure 1.1).
1.1.2 Préservation des roches métamorphiques
et métastabilité
Le pétrologue peut trouver sur le terrain les trois roches représentées sur la figure 1.1.
Pourtant, celles-ci ne sont plus dans les conditions de leur formation, à P0-T0 et P1-T1,
mais à pression et température ambiantes, puisqu’elles ont été recueillies à la surface
du globe. Elles sont en dehors de leur domaine de stabilité et auraient dû se transformer
en un assemblage stable aux conditions de surface. On dit que ces roches, ces associations de minéraux, ces phases (minéraux) qui sont hors de leur domaine de stabilité,
sont métastables.
Cette métastabilité n’est pas une situation exceptionnelle dans la nature, bien au
contraire ; il s’agit de la situation la plus commune. Pour l’illustrer, on peut choisir
un exemple spectaculaire comme celui du diamant dont la présence à la surface du
globe est « anormale » d’un point de vue thermodynamique. En effet, cette forme
minérale du carbone cristallise et est stable à haute pression (P > 3GPa), c’est-à-dire
à grandes profondeurs (> 90 km), tandis que la forme stable en surface est le
graphite. Pourtant, ces deux minéraux coexistent à la surface pour la plus grande joie
des bijoutiers et des dessinateurs. Le diamant est métastable.
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