Chapitre 1 • Le métamorphisme : définition, limites et variables
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Nous pouvons également prendre l’exemple de la coexistence eau-glace. Si l’on
sort du congélateur un cube de glace que l’on plonge dans un verre d’eau, celui-ci,
hors de son champ de stabilité, coexiste avec l’eau liquide. La glace met un certain
temps pour se transformer complètement en eau, au cours de la réaction glace Æ eau.
À noter que cette réaction est une réaction de fusion, produisant un changement
d’état, qui est différente des réactions métamorphiques, produisant des changements
de phases. Cependant, la comparaison reste valable. La glace est métastable et met
un certain temps pour fondre. Ce temps de réalisation de la réaction dépend de la
vitesse de réaction ou cinétique de réaction. Celle-ci est variable. Dans le cas
présent, la vitesse de fusion est d’autant plus grande (et le temps de fusion d’autant
plus court) que la température est élevée. La cinétique des réactions métamorphiques
est également très variable : elle dépend, entre autres, de la température, de la déformation, de la présence d’une phase fluide (et tout spécialement, la vapeur d’eau). La
persistance, à la surface, de ces roches formées en profondeur et qui ont préservé
leur passé métamorphique à l’état métastable depuis des millions d’années, indique
que les vitesses de transformation ou vitesses de réaction sont infiniment lentes,
proches de zéro dans les conditions de surface où nous pouvons les observer. C’est
ainsi que des roches métamorphiques sont préservées depuis 3,8 Ga (pourvu qu’elles
échappent à l’altération superficielle hydratée). Ceci sous-entend aussi que le temps
de réalisation des réactions rétrogrades, pendant le refroidissement (et décompression)
jusqu’aux conditions de surface, n’a pas été suffisant pour que celles-ci aboutissent :
il y a compétition entre la vitesse de réaction et la vitesse d’évolution des paramètres
(essentiellement) P et T.
1.2 LES LIMITES DU MÉTAMORPHISME
1.2.1 Diagenèse et métamorphisme
À basses températures et basses pressions, la limite est arbitraire entre les processus
d’altération superficielle, la diagenèse et le métamorphisme. La diagenèse consiste en
une compaction de sédiments, mais s’accompagne aussi de transformations chimiques
qui peuvent être apparentées à des réactions métamorphiques : dissolution, précipitation, recristallisation. À la base d’une série sédimentaire épaisse, on passe progressivement de la diagenèse au métamorphisme d’enfouissement. Ce métamorphisme
ne s’accompagne pas de perturbation thermique, mais se fait dans les conditions du
Points clefs
= En conclusion, les transformations métamorphiques que subissent les roches
dépendent de la température, de la pression, de la présence de fluides et de leur
nature, de la variation éventuelle de la composition chimique, de la cinétique
des réactions et de la vitesse d’évolution des paramètres du métamorphisme.
9782100522682-Nicollet.fm Page 6 Mardi, 29. décembre 2009 4:34 16
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Nous pouvons également prendre l’exemple de la coexistence eau-glace. Si l’on
sort du congélateur un cube de glace que l’on plonge dans un verre d’eau, celui-ci,
hors de son champ de stabilité, coexiste avec l’eau liquide. La glace met un certain
temps pour se transformer complètement en eau, au cours de la réaction glace Æ eau.
À noter que cette réaction est une réaction de fusion, produisant un changement
d’état, qui est différente des réactions métamorphiques, produisant des changements
de phases. Cependant, la comparaison reste valable. La glace est métastable et met
un certain temps pour fondre. Ce temps de réalisation de la réaction dépend de la
vitesse de réaction ou cinétique de réaction. Celle-ci est variable. Dans le cas
présent, la vitesse de fusion est d’autant plus grande (et le temps de fusion d’autant
plus court) que la température est élevée. La cinétique des réactions métamorphiques
est également très variable : elle dépend, entre autres, de la température, de la déformation, de la présence d’une phase fluide (et tout spécialement, la vapeur d’eau). La
persistance, à la surface, de ces roches formées en profondeur et qui ont préservé
leur passé métamorphique à l’état métastable depuis des millions d’années, indique
que les vitesses de transformation ou vitesses de réaction sont infiniment lentes,
proches de zéro dans les conditions de surface où nous pouvons les observer. C’est
ainsi que des roches métamorphiques sont préservées depuis 3,8 Ga (pourvu qu’elles
échappent à l’altération superficielle hydratée). Ceci sous-entend aussi que le temps
de réalisation des réactions rétrogrades, pendant le refroidissement (et décompression)
jusqu’aux conditions de surface, n’a pas été suffisant pour que celles-ci aboutissent :
il y a compétition entre la vitesse de réaction et la vitesse d’évolution des paramètres
(essentiellement) P et T.
1.2 LES LIMITES DU MÉTAMORPHISME
1.2.1 Diagenèse et métamorphisme
À basses températures et basses pressions, la limite est arbitraire entre les processus
d’altération superficielle, la diagenèse et le métamorphisme. La diagenèse consiste en
une compaction de sédiments, mais s’accompagne aussi de transformations chimiques
qui peuvent être apparentées à des réactions métamorphiques : dissolution, précipitation, recristallisation. À la base d’une série sédimentaire épaisse, on passe progressivement de la diagenèse au métamorphisme d’enfouissement. Ce métamorphisme
ne s’accompagne pas de perturbation thermique, mais se fait dans les conditions du
Points clefs
= En conclusion, les transformations métamorphiques que subissent les roches
dépendent de la température, de la pression, de la présence de fluides et de leur
nature, de la variation éventuelle de la composition chimique, de la cinétique
des réactions et de la vitesse d’évolution des paramètres du métamorphisme.
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