Chapitre 6 • Les réactions métamorphiques
84
est limité vers les hautes pressions (basses T) par la réaction albite = jadéite + quartz.
Si l’albite est en présence de la néphéline, le champ de stabilité des deux minéraux
ensemble est réduit (vers les BP, HT) par rapport à celui de l’albite. La réaction limite
est albite + néphéline = jadéite. Le champ de stabilité de la jadéite seule, délimité
par cette réaction, est plus vaste que lorsque ce minéral est en présence de quartz
(réaction précédente).
On comprend pourquoi les pétrologues raisonnent préférentiellement sur la stabilité
des assemblages minéralogiques plutôt que sur la stabilité d’un minéral seul. Dans
une roche, l’assemblage grossulaire + quartz + disthène donne une information plus
précise quant aux conditions P-T de formation que l’assemblage grossulaire + quartz
et, a fortiori, la seule présence de grossulaire (dont le champ de stabilité n’est pas
représenté sur la figure 6.4).
Les réactions interminérales discutées dans ce paragraphe font intervenir des phases
dont la composition est fixe : on les appelle des pôles purs. Ces réactions ont une
position fixe dans l’espace P-T que nous pouvons calculer en utilisant les données
thermodynamiques (paragraphe 6.1 ci-dessus). Cependant, de nombreux minéraux
sont des solutions solides plus ou moins complexes, c’est-à-dire des mélanges de pôles
purs qui ont une composition chimique variable. Nous reviendrons sur les conséquences importantes de cette variation de la composition chimique des minéraux au
chapitre 8.
6.3 RÉACTIONS ENTRE SOLIDE-SOLIDE HYDRATÉ
OU RÉACTIONS DE DÉVOLATILISATION
ET LIBÉRATION DE FLUIDES
6.3.1 Eau, pente des réactions métamorphiques
et rétromorphose
Nous avons noté, au paragraphe 2.3, qu’au cours de l’évolution prograde, la majorité
des réactions du métamorphisme régional sont des réactions de déshydratation avec
une pente positive. Ces réactions sont du type : H = A +
où H est un assemblage de minéraux hydratés, A un assemblage de minéraux anhydres (ou de mnx
moins hydratés que H) et
la phase vapeur d’eau. La pente d’une telle réaction
est positive et augmente avec la P ; elle peut s’inverser et devenir négative à HP, en
général dans les profondeurs mantelliques (figure 6.5). C’est le cas de la réaction
hornblende = orthopyroxène + clinopyroxène + plagioclase +
qui s’inverse aux
environs de 2 GPa. Nous avons noté, à la figure 2.3, que la pente d’une réaction dépend
du rapport DS/DV des différents minéraux intervenant dans la réaction. De fait, la
pente d’une réaction de déshydratation est largement contrôlée par les propriétés
thermodynamiques de la phase vapeur, au moins jusqu’aux profondeurs mantelliques :
celle-ci a des V (volume entropié) (à BP) et S élevées. De même, la variation de la
pente en fonction de la P est liée à l’importante compressibilité de la phase
.
V H 2 O
V H 2 O
V H 2 O
V H 2 O
9782100522682-Nicollet.fm Page 84 Mardi, 29. décembre 2009 4:34 16
84
est limité vers les hautes pressions (basses T) par la réaction albite = jadéite + quartz.
Si l’albite est en présence de la néphéline, le champ de stabilité des deux minéraux
ensemble est réduit (vers les BP, HT) par rapport à celui de l’albite. La réaction limite
est albite + néphéline = jadéite. Le champ de stabilité de la jadéite seule, délimité
par cette réaction, est plus vaste que lorsque ce minéral est en présence de quartz
(réaction précédente).
On comprend pourquoi les pétrologues raisonnent préférentiellement sur la stabilité
des assemblages minéralogiques plutôt que sur la stabilité d’un minéral seul. Dans
une roche, l’assemblage grossulaire + quartz + disthène donne une information plus
précise quant aux conditions P-T de formation que l’assemblage grossulaire + quartz
et, a fortiori, la seule présence de grossulaire (dont le champ de stabilité n’est pas
représenté sur la figure 6.4).
Les réactions interminérales discutées dans ce paragraphe font intervenir des phases
dont la composition est fixe : on les appelle des pôles purs. Ces réactions ont une
position fixe dans l’espace P-T que nous pouvons calculer en utilisant les données
thermodynamiques (paragraphe 6.1 ci-dessus). Cependant, de nombreux minéraux
sont des solutions solides plus ou moins complexes, c’est-à-dire des mélanges de pôles
purs qui ont une composition chimique variable. Nous reviendrons sur les conséquences importantes de cette variation de la composition chimique des minéraux au
chapitre 8.
6.3 RÉACTIONS ENTRE SOLIDE-SOLIDE HYDRATÉ
OU RÉACTIONS DE DÉVOLATILISATION
ET LIBÉRATION DE FLUIDES
6.3.1 Eau, pente des réactions métamorphiques
et rétromorphose
Nous avons noté, au paragraphe 2.3, qu’au cours de l’évolution prograde, la majorité
des réactions du métamorphisme régional sont des réactions de déshydratation avec
une pente positive. Ces réactions sont du type : H = A +
où H est un assemblage de minéraux hydratés, A un assemblage de minéraux anhydres (ou de mnx
moins hydratés que H) et
la phase vapeur d’eau. La pente d’une telle réaction
est positive et augmente avec la P ; elle peut s’inverser et devenir négative à HP, en
général dans les profondeurs mantelliques (figure 6.5). C’est le cas de la réaction
hornblende = orthopyroxène + clinopyroxène + plagioclase +
qui s’inverse aux
environs de 2 GPa. Nous avons noté, à la figure 2.3, que la pente d’une réaction dépend
du rapport DS/DV des différents minéraux intervenant dans la réaction. De fait, la
pente d’une réaction de déshydratation est largement contrôlée par les propriétés
thermodynamiques de la phase vapeur, au moins jusqu’aux profondeurs mantelliques :
celle-ci a des V (volume entropié) (à BP) et S élevées. De même, la variation de la
pente en fonction de la P est liée à l’importante compressibilité de la phase
.
V H 2 O
V H 2 O
V H 2 O
V H 2 O
9782100522682-Nicollet.fm Page 84 Mardi, 29. décembre 2009 4:34 16