Chapitre 2 • Les roches métamorphiques : marqueurs des perturbations…
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2.1 ÉVOLUTION PT, TRAJET PTt ET GÉOTHERMES
La figure 2.1 montre un exemple simple de l’épaississement d’une unité géologique
soumise à une compression. Cette unité géologique est sans dimension. Nous pouvons
supposer qu’il s’agit d’une portion de croûte continentale dans une lithosphère
stable. L’épaisseur de cette croûte est en moyenne de 30 km. Soumise à des forces
aux limites compressives, cette portion de croûte s’épaissit par déformation continue
(épaississement) et discontinue (chevauchement) créant un relief positif et une
racine. Lorsque les forces aux limites compressives ne s’exercent plus, cette croûte
épaissie est en déséquilibre gravitaire et s’amincit pour retrouver les conditions
d’équilibre qui sont celles du début de la simulation.
Suivons le parcours de trois roches situées initialement à la surface de la croûte.
Nous observons l’évolution P-T de ces roches sur le diagramme PT de la figure 2.1.
Figure 2.1 – Relations géothermes, gradient métamorphique et trajets PTt.
Le schéma (a) montre l’épaississement et l’amincissement d’une unité géologique
sans dimension. Sur le diagramme P-T (b) est matérialisée l’évolution du géotherme
(lignes pointillées) au cours de cet épisode tectonique : GLs est le géotherme dans
la lithosphère stable, c’est-à-dire au début et à la fin de l’événement tectonique ; t0
est le géotherme au début de l’enfouissement (temps t0) qui évolue au cours du
temps vers t1, t2, t3, durant l’exhumation – amincissement. Les boucles matérialisent
les trajets P-T suivis par trois roches (R1…) au cours du temps. Les points noirs
nommés respectivement TM1, TM2 et TM3 correspondent aux températures maximales atteintes par les 3 roches durant leur trajet PTt au temps t1, t2 et t3. Ils sont
appelés les pics en température ou pics thermiques. La ligne en pointillés épais est
le gradient métamorphique qui relie ces pics en température. Ce sont eux qui sont
enregistrés grâce à la paragenèse des roches. Les points gris marquent la position
des roches R1 et R3 sur leur trajet respectif au temps t2. Un exemple de réaction
interminérale est indiqué ; elle s’écrit H = A + V où H est un minéral (ou un ensemble
de minéraux) hydraté(s), A est un minéral (ou un ensemble de minéraux) anhydre(s)
et V, la phase vapeur d’eau. PM est la pression maximale atteinte au cours d’un
trajet PTt. Il est encore appelé le pic en pression.
. . .
. . .
...
R1
R2
R3
T
P
R1
R2
.
.
R3
H
A + V
T r a je t p r o g r a d
e
t1 t2 t3
a
b
GLs
t0
PM
.
.
TM3
TM2
TM1
.
T r . r é t r o g r a d e
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2.1 ÉVOLUTION PT, TRAJET PTt ET GÉOTHERMES
La figure 2.1 montre un exemple simple de l’épaississement d’une unité géologique
soumise à une compression. Cette unité géologique est sans dimension. Nous pouvons
supposer qu’il s’agit d’une portion de croûte continentale dans une lithosphère
stable. L’épaisseur de cette croûte est en moyenne de 30 km. Soumise à des forces
aux limites compressives, cette portion de croûte s’épaissit par déformation continue
(épaississement) et discontinue (chevauchement) créant un relief positif et une
racine. Lorsque les forces aux limites compressives ne s’exercent plus, cette croûte
épaissie est en déséquilibre gravitaire et s’amincit pour retrouver les conditions
d’équilibre qui sont celles du début de la simulation.
Suivons le parcours de trois roches situées initialement à la surface de la croûte.
Nous observons l’évolution P-T de ces roches sur le diagramme PT de la figure 2.1.
Figure 2.1 – Relations géothermes, gradient métamorphique et trajets PTt.
Le schéma (a) montre l’épaississement et l’amincissement d’une unité géologique
sans dimension. Sur le diagramme P-T (b) est matérialisée l’évolution du géotherme
(lignes pointillées) au cours de cet épisode tectonique : GLs est le géotherme dans
la lithosphère stable, c’est-à-dire au début et à la fin de l’événement tectonique ; t0
est le géotherme au début de l’enfouissement (temps t0) qui évolue au cours du
temps vers t1, t2, t3, durant l’exhumation – amincissement. Les boucles matérialisent
les trajets P-T suivis par trois roches (R1…) au cours du temps. Les points noirs
nommés respectivement TM1, TM2 et TM3 correspondent aux températures maximales atteintes par les 3 roches durant leur trajet PTt au temps t1, t2 et t3. Ils sont
appelés les pics en température ou pics thermiques. La ligne en pointillés épais est
le gradient métamorphique qui relie ces pics en température. Ce sont eux qui sont
enregistrés grâce à la paragenèse des roches. Les points gris marquent la position
des roches R1 et R3 sur leur trajet respectif au temps t2. Un exemple de réaction
interminérale est indiqué ; elle s’écrit H = A + V où H est un minéral (ou un ensemble
de minéraux) hydraté(s), A est un minéral (ou un ensemble de minéraux) anhydre(s)
et V, la phase vapeur d’eau. PM est la pression maximale atteinte au cours d’un
trajet PTt. Il est encore appelé le pic en pression.
. . .
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...
R1
R2
R3
T
P
R1
R2
.
.
R3
H
A + V
T r a je t p r o g r a d
e
t1 t2 t3
a
b
GLs
t0
PM
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TM3
TM2
TM1
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