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17.2 • Évolution du métamorphisme au cours du temps
radicale. L’existence d’ophiolites archéennes, quoique controversée, est d’ailleurs
envisagée en Chine (2,5 Ga : Kusky et al., 2001) et même sur l’un des sites des
premiers nucléii de croûte continentale, à Isua, au Groenland, daté à 3,8 Ga (Furnes
et al., 2007). D’autre part, le modèle que nous avons présenté au paragraphe précédent
(figure 17.1), malgré sa simplicité, suggère que l’évolution du gradient métamorphique
peut s’expliquer, en partie, par le degré d’évolution des chaînes et leur niveau
d’érosion. Nous l’avons vu (paragraphe 13.2.3), les roches de HP-BT sont précoces
dans l’histoire d’une chaîne de montagnes et ont peu de chance d’être préservées
pendant la collision et après érosion de la chaîne. Elles sont érodées si elles sont
exhumées rapidement et réchauffées si elles restent en profondeur. Il en est de même
en ce qui concerne les roches d’ultra-haute pression qui témoignent de la subduction
de la croûte continentale au tout début de la collision.
Il n’empêche qu’un globe très chaud à l’Archéen explique très bien l’absence du
gradient de HP-BT au début de l’histoire de la Terre. Reste à préciser quand ce
gradient est apparu. Cependant, son absence seule n’exclut pas un mécanisme de
subduction. Des indices semblent indiquer que les arcs magmatiques, autres témoins
de la subduction, existaient à l’Archéen. Aussi de nombreux auteurs (la majorité ?)
admettent que le mécanisme de la subduction fonctionnait déjà à l’Archéen, malgré
la difficulté d’enfouir une croûte océanique chaude et épaisse. L’absence de métamorphisme de HP-BT n’exclurait pas l’existence d’une tectonique des plaques avant
le Néoprotérozoïque, mais s’expliquerait par un géotherme de subduction archéen
plus chaud qu’à l’époque actuelle. Nous avons remarqué précédemment que les protoplaques devaient être très petites et donc chaudes. Dans ce cas, la subduction de
croûte océanique jeune et chaude devait se faire selon un géotherme élevé : l’évolution
de ce géotherme en fonction de l’âge de la lithosphère océanique peut être modélisée
numériquement. Un exemple de calcul est représenté sur la figure 17.2. Mais ce
modèle est dépendant de la vitesse d’enfouissement.
Un modèle de géotherme archéen (GArchéen sur la figure 17.2) d’une plaque en
subduction, proche du géotherme actuel d’une lithosphère stable, est proposé afin de
satisfaire à un modèle d’origine de la croûte continentale (Martin, 1986). Dans le
diagramme PT (figure 17.2), le trajet parcouru par la croûte océanique archéenne
subduite traverserait les champs des faciès Schistes Verts et Amphibolite. Le gradient
métamorphique serait de MP et les roches du faciès Schistes Bleus ne devaient pas
exister à cette époque. À plus hautes températures et pressions (> 1GPa), les conditions
de l’anatexie hydratée seraient atteintes : si la croûte océanique archéenne subduite
est hydratée, celle-ci fond partiellement, produisant des magmas adakitiques, qui
seraient à l’origine de la croûte continentale (Martin, 1986). Les portions anhydres
atteindraient les conditions du faciès Éclogite (de HT). Dans ces conditions, les roches
d’UHP ne devaient pas exister à cette époque : en effet, le long de ce géotherme archéen,
les conditions de formation des roches d’UHP sont atteintes à très hautes températures,
supérieures à 1 100 °C, température maximum supposée pour les roches crustales
(figure 17.2). Toutefois, la réalité du géotherme « GArchéen » de la figure 17.2 n’est
pas démontrée et il reste pour l’instant une hypothèse.
9782100522682-Nicollet.fm Page 261 Mardi, 29. décembre 2009 4:34 16
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17.2 • Évolution du métamorphisme au cours du temps
radicale. L’existence d’ophiolites archéennes, quoique controversée, est d’ailleurs
envisagée en Chine (2,5 Ga : Kusky et al., 2001) et même sur l’un des sites des
premiers nucléii de croûte continentale, à Isua, au Groenland, daté à 3,8 Ga (Furnes
et al., 2007). D’autre part, le modèle que nous avons présenté au paragraphe précédent
(figure 17.1), malgré sa simplicité, suggère que l’évolution du gradient métamorphique
peut s’expliquer, en partie, par le degré d’évolution des chaînes et leur niveau
d’érosion. Nous l’avons vu (paragraphe 13.2.3), les roches de HP-BT sont précoces
dans l’histoire d’une chaîne de montagnes et ont peu de chance d’être préservées
pendant la collision et après érosion de la chaîne. Elles sont érodées si elles sont
exhumées rapidement et réchauffées si elles restent en profondeur. Il en est de même
en ce qui concerne les roches d’ultra-haute pression qui témoignent de la subduction
de la croûte continentale au tout début de la collision.
Il n’empêche qu’un globe très chaud à l’Archéen explique très bien l’absence du
gradient de HP-BT au début de l’histoire de la Terre. Reste à préciser quand ce
gradient est apparu. Cependant, son absence seule n’exclut pas un mécanisme de
subduction. Des indices semblent indiquer que les arcs magmatiques, autres témoins
de la subduction, existaient à l’Archéen. Aussi de nombreux auteurs (la majorité ?)
admettent que le mécanisme de la subduction fonctionnait déjà à l’Archéen, malgré
la difficulté d’enfouir une croûte océanique chaude et épaisse. L’absence de métamorphisme de HP-BT n’exclurait pas l’existence d’une tectonique des plaques avant
le Néoprotérozoïque, mais s’expliquerait par un géotherme de subduction archéen
plus chaud qu’à l’époque actuelle. Nous avons remarqué précédemment que les protoplaques devaient être très petites et donc chaudes. Dans ce cas, la subduction de
croûte océanique jeune et chaude devait se faire selon un géotherme élevé : l’évolution
de ce géotherme en fonction de l’âge de la lithosphère océanique peut être modélisée
numériquement. Un exemple de calcul est représenté sur la figure 17.2. Mais ce
modèle est dépendant de la vitesse d’enfouissement.
Un modèle de géotherme archéen (GArchéen sur la figure 17.2) d’une plaque en
subduction, proche du géotherme actuel d’une lithosphère stable, est proposé afin de
satisfaire à un modèle d’origine de la croûte continentale (Martin, 1986). Dans le
diagramme PT (figure 17.2), le trajet parcouru par la croûte océanique archéenne
subduite traverserait les champs des faciès Schistes Verts et Amphibolite. Le gradient
métamorphique serait de MP et les roches du faciès Schistes Bleus ne devaient pas
exister à cette époque. À plus hautes températures et pressions (> 1GPa), les conditions
de l’anatexie hydratée seraient atteintes : si la croûte océanique archéenne subduite
est hydratée, celle-ci fond partiellement, produisant des magmas adakitiques, qui
seraient à l’origine de la croûte continentale (Martin, 1986). Les portions anhydres
atteindraient les conditions du faciès Éclogite (de HT). Dans ces conditions, les roches
d’UHP ne devaient pas exister à cette époque : en effet, le long de ce géotherme archéen,
les conditions de formation des roches d’UHP sont atteintes à très hautes températures,
supérieures à 1 100 °C, température maximum supposée pour les roches crustales
(figure 17.2). Toutefois, la réalité du géotherme « GArchéen » de la figure 17.2 n’est
pas démontrée et il reste pour l’instant une hypothèse.
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