Cours metamorphisme

1. Chapiter 1
Metamorphisme et
roches Métamorphiques

2. “le Metamorphisme c’est un processus de type “
subsolidus” responsible du changement minéralogique
et texturale (par example la taille des grains) et souvent
b de la composition chemique de la roche. Ces
changements résultent des conditions physiques et/ou
chimiques qui diffèrent de celles qui occurent
normalement en surface des planètes et dans des zones
de cimentation et de diagenèse au dessus de cette
surface. Ils coexistent avec une fusion, partielle.
Définition du Métamorphisme

3. Métamorphisme
•C’est un changement dans la
composition ou texture des roches
•À cause de la chaleur , la pression et la
circulation des fluids

4. Métamorphisme
• La transition d'une roche à une autre par des
températures et / ou de pressions de la
différentes de celles dans lesquels on pris
naissance
les roches métamorphiques sont produites à
partir de
des roches magmatiques
des roches sédimentaires
d'autres roches métamorphiques
le métamorphisme évolue progressivement de
bas grade au haut grade
Au cours de métamorphisme la roche demeure
essentiellement solide. Il ne fond pas

5. •Les facteurs qui contrôlent le type et
le degré du Métamorphisme
• Chaleur
• Pression
•Fluides

6. PRENEZ DES NOTES
1. Les roches se transforment sous l’effet de la la
chaleur, la pression et les fluides.
2. La chaleur de la terre est d'origine thermique en
plus de la chaleur issue de désintégration
radioactive
3. La pression est tout simplement le poids au-
dessus des rochers. Pression augmente en
fonction de la Profondeur
4. Qu'arrive-t-il au cours du métamorphisme?
5. Différentes conditions du métamorphisme en
résulte différents roches et minéraux
les roches métamorphiques révèlent diverses
conditions de température et de pression sur la
terre

7. Qu’est ce qui se passe au
cours du métamorphisme
Les minéraux se transforment
en d’autres nouveaux
minéraux
+ 2SiO2 CaMg (CO3) 2 ==
CaMgSi2O6 + 2CO2
Dolomie +Quartz = pyroxène
minéraux changent de
formes
Al2SiO5 = Al2SiO5
Andalousite = disthène
Nouveaux matériaux sont
ajoutés (métasomatisme)
CaMg (SiO2) 2 + 2CO2 =
CaMg (CO3) 2 + 2SiO2
Pyroxène + CO2 =
Dolomie + Quartz
Minéraux en solution =
Gisement aurifère
Recristallisation

8. Les changements chimiques
dans les roches
Alteration en surface
Diagenèse
Roches Sédimentaires
Métamorphisme
Commence à environ 200° C
En dehors de la gamme normale des
conditions proches de la surface

9. Fluides métamorphiques
La plupart des roches métamorphiques ont une phase
fluide intergranulaire durant le métamorphisme
Un Fluide est liquide, ou un gaz à haute pression ou un
fluide supercritique
Les fluides sont principalement l'eau et / ou du CO2
L'eau supercritique est présent dans la plupart des
processus métamorphiques
Les fluides sont importantes pour la recristallisation des
minéraux et des néocroissance de minéraux

10. Pourquoi les roches ne se «
demétamorphose pas"??
Les réactions ne peuvent etre inversees Parce
certains ingrédients se perdent:
2AlSi2O5 (OH) = Al2SiO5 + 3SiO2 + H2O
Mineral argileux = andalousite + Quartz + eau
(perdu)
Un exemple de métamorphisme de carbonates :
CaMg (CO3) 2 + 2SiO2 = CaMgSi2O6 2 CO2
Dolomie + Quartz = pyroxène + CO2 (perdu)
Parfois, cela arrive en Présence des Fluides
le Métamorphisme peut etre rétrograde suite au
changement de conditions de pression et
température

11. Les limites du Métamorphisme
À basse température la limite est au
confins de la diagenèse. Les processus
sont indiscernables
Le métamorphisme commence dans la
limite des 100-150 C°
Certains zeolites sont considérés
diagénétiques ou métamorphiques assez
arbitrairement

12. Les limites du Métamorphisme
• High-temperature limit grades into melting
• Over the melting range solids and liquids
coexist
• Xenoliths, restites, and other enclaves?
• Migmatites (“mixed rocks”) are gradational

13. Agents du
métamorphisme

14. • Chaleur
Le plus important agent de
Recristallisation donnent de nouveaux
minéraux stables
Deux sources de chaleur
1. Métamorphisme de Contact - à partir de la
chaleur du magma
2. Une augmentation de la température avec la
profondeur à cause du gradient
géothermique

15. Métamorphisme:
transformations avec la Température
•L'augmentation de la température favorise la recristallisation des
phases minérales progressivement vers d’autres plus grossiers
•la taille des grains (coalescence et croissance) et de cristallisation de
nouveaux minéraux
( "Neo-cristallisation")
•L'augmentation de la température affecte la stabilité des minéraux
donnant lieu à une succession de minéraux
•Un des effets les plus communs de plus en plus sur la stabilité des
minéraux est la perte des éléments
volatiles (notamment l'eau et le CO2)

17. • Contrainte différentielle et pression
• La pression augmente avec la profondeur
• la pression differentielle applique des forces
égales dans toutes les directions
• Les roches peuvent également être soumis à
une Contrainte différentielle qui est inégale
dans les différentes directions

18. Pression de Confinement
pression de confinement
La pression de confinement est la même
dans toutes les directions (y compris en 3D)
Dans l'eau; elle corespond à un tonne par m2
pour chaque mètre de profondeur
à 10 m ~ (1 atm: atmosphère ) ou 10 tonnes
de pression par m2

19. La Pression en métamorphisme

20. Le Concept de la pression lithostatique ou du confinement

21. Métamorphisme: transformations avec la pression
La pression lithostatique P, qui est considéré comme égal
dans toutes les directions déforme une roche
)sans distorsion)
une pression inégale ou contrainte déviatorique
déforme une roche (avec distorsion)
la contrainte déviatorique peut être décomposée en
trois composantes (σ1 principale,
σ3 minimale et σ2 intermédiaire
la réponse rhéologique d'une roche à la contraite
est dite déformation
la contrainte déviatorique change les textures ,
les structures et la minéralogie
L’etirement, la compression et le cisaillement sont trois
expressions principales de la contrainte déviatorique

23. • les fluides actifs Chimiquement
Principalement l'eau et d'autres
composants volatiles
les fluides améliorent les réactions et la
migration des ions
• Aident à la recristallisation des minéraux
Sources des fluides
• Piégés dans des espaces des pores des
roches sédimentaires
• Les fractures dans les roches ignées
• Altération des minéraux hydratés comme
l'argile, le gypse, et les micas

24. L’importance de la roche mère
La plupart des roches métamorphiques ont la
même composition chimique générale de la
roche mère
ils ont formé des minéraux qui la composent
et dans une large mesure, indiquent les
conditions dans les quelles chaque agent
métamorphique a agit et les changements
qu’il a causé

25. Types de Métamorphismes
Contact
Autour Intrusions
peu profond: 0-6 km
Basse Pression
Local source de chaleur
Régional
De larges zones
5-20 km, parfois 30 +
Haute Pression
Généralement accompagnée par la déformation du
de l’edification d’une chaine de montagnes

26. shock, contact, regional, and burialshock, contact, regional, and burial
Types of metamorphism

27. Depth,
km
0
35
75
Asthenosphere
Continental mantle lithosphere
Continental crust
Regional
metamorphism
Oceanic
crust
Oceanic
lithosphere
ShockShock
metamorphismmetamorphism

28. Depth,
km
0
35
75
Asthenosphere
Continental mantle lithosphere
Continental crust
Regional
metamorphism
Oceanic
crust
Oceanic
lithosphere
ShockShock
metamorphismmetamorphism
RegionalRegional
metamorphismmetamorphism

29. Depth,
km
0
35
75
Asthenosphere
Continental mantle lithosphere
Continental crust
Regional
metamorphism
Oceanic
crust
Oceanic
lithosphere
ShockShock
metamorphismmetamorphism
RegionalRegional
metamorphismmetamorphism
RegionalRegional
high-pressurehigh-pressure
metamorphismmetamorphism

30. Depth,
km
0
35
75
Asthenosphere
Continental mantle lithosphere
Continental crust
Regional
metamorphism
Oceanic
crust
Oceanic
lithosphere
ShockShock
metamorphismmetamorphism
RegionalRegional
metamorphismmetamorphism
RegionalRegional
high-pressurehigh-pressure
metamorphismmetamorphism
ContactContact
metamorphismmetamorphism

31. Depth,
km
0
35
75
Asthenosphere
Continental crust
Regional
metamorphism
Oceanic
crust
Oceanic
lithosphere
ShockShock
metamorphismmetamorphism
RegionalRegional
metamorphismmetamorphism
RegionalRegional
high-pressurehigh-pressure
metamorphismmetamorphism
ContactContact
metamorphismmetamorphism
BurialBurial
metamorphismmetamorphism
Continental mantle lithosphere

32. Depth,
km
0
35
75
Asthenosphere
Continental crust
Regional
metamorphism
Oceanic
crust
Oceanic
lithosphere
ShockShock
metamorphismmetamorphism
RegionalRegional
metamorphismmetamorphism
RegionalRegional
high-pressurehigh-pressure
metamorphismmetamorphism
ContactContact
metamorphismmetamorphism
Continental mantle lithosphere
Water
SeafloorSeafloor
metamorphismmetamorphism

33. pression
Température
Fluides
métasomatisme)
(Impactes)
Contact
enfuisse
ment
(BP, BT),
FAIBLE
DEGRE
TYPES DE
METAMORPHISMES
Augmentation
du
degré
Metamorphisme
Regionale
Zonesde SubductionZonesde Subduction
Chaines deChaines de
montagnesmontagnes

34. DEGRE DU
METAMORPHISME
Degré dans lequel la roche a changé de
composition
Peut souvent montere une trace de
stratification ou parfois même des
fossils déformés
Au Haut-degrés, les roches peuvent
souvent perdre toute trace de leur
aspect d'origine

36. contextes Métamorphiques
• métamorphisme de Contact ou thermique
• par une élévation de température à l'intérieur de
la roche hôte
• Métamorphisme Hydrothermal
modifications chimiques à chaud en contact d’eau
riche en ions
• Métamorphisme Régionale
Se produit au cours de la genèse des montagnes
Produit un grand volume de roches métamorphiques
les roches montrent habituellement des zones de
contact et / ou métamorphisme hydrothermal

41. 150

42. Roches Foliés
• Slate (ardoise)
grains très fins
Excellent clivage de la roche
Le plus souvent produite à partir
de faible métamorphisme de
schiste, d’argile, ou silte

43. Roches Foliés
• Phyllades
ont un degré de métamorphisme entre
l'ardoise et le schiste
minéraux feuillés pas assez grande
pour être identifiés à l'oeil nu
Brillant et à surfaces ondulées
montrent un clivage
Composé essentiellement de fins
cristaux de muscovite et / ou de
chlorite

44. Roches Foliés
• Schiste
Moyen à gros grains
minéraux feuillés (à
prédominance principalement
de micas)
Le terme schiste décrit la
texture
Pour indiquer la composition,
les noms de minéraux sont
utilisés (ex. Micaschiste)

45. Roches Foliés
• Gneiss
Moyen à gros grains
• montre un litage en bandes
métamorphisme de haut degré
• Souvent composé de feldspath blanc ou
de couleur claire ,
• Roche riche en lits avec des bandes
sombres de minéraux ferromagnésiens

46. Ardoise (gauche) &
phyllade (droite)

48. Textures foliées
• Clivage ardoisier
Étroitement espacé le long de surfaces
planes de découpage des roches
Peut se développer de diverses façons
selon les conditions métamorphiques et
selon la nature de la roche mère
• Schistosité
les minéraux sont feuillées et
perceptibles à l'oeil nu et la roche
montre une structure en couches
les roches ayant cette texture sont
désignés comme schiste

49. Textures foliées
• Texture gneissique
Au cours de haut degré
de métamorphisme, la
migration des ions
entraîne la séparation
des minéraux
roches gneissiques
présentent une
apparence distinctive en
bandes foliées

50. Foliation resultant d’une
contraite orientée

52. Figure 8.2

53. La foliation fans cette roche est un
clivage de crénulation et il est
développé aprés la foliation
horizontale primaire. (Cette
diapositive est indicative
d'un schist)
foliation est une fabrique plan aire
dans une
rochemétamorphique. Dans ce cas, le
foliation est définie par les feuilles
alignées
de muscovite en sandwich entre
les grains de quartz.
(Cette diapositive est indicative
d'un phyllithe)

55. Textures métamorphiques
• Une texture se réfère à la taille, la
forme et l'arrangement des grains de
minéraux
Une Foliation est tout arrangement
planaire de grains de minéraux ou de
caractéristiques structurelles dans
une roche

56. Textures métamorphiques
• Exemples de foliation
• Alignement Parallèle de minéraux de
forme planes et / ou allongés
• Alignement Parallèle des grains de
minéraux et de galets aplatis
• Composition de bandes foliées
• Clivage Ardoisier où des roches
peuvent être facilement bébitées en
minces feuillets sous forme d’ecailles

59. Figure 8.8

60. Autres textures métamorphiques
• Ces roches métamorphiques qui sont
caractérisées par l'absence de foliation
et désignés comme non-foliés
• Sont mise en place dans des
environnements où la déformation est
minime
• Généralement composé de minéraux qui
présentent des cristaux de même taille
• Textures porphyroblastique (mélange de
minéraux de gande et petite tailles) Gros
grains, appelée porphyroblastes, entourés
par une matrice de minéraux à grains fins

61. Roches Non Foliées
• Quartzite
Formée à partir
d'une roche mère
riche en quartz de
grès
• Grains de quartz sont
fusionnés

62. Roches Non Foliées
• Marbre
grossier, cristallin
La roche mère est calcaire ou
dolomie
Composé essentiellement de
cristaux de calcite ou de
dolomite
Utilisé comme pierre et de
décoration
Présente une variété de
couleurs

64. Environnements
métamorphiques

65. • métamorphisme de Contact ou thermique
Résulte d'une hausse de la température
lorsque le magma est mise en place dans un
terrain hôte
Une zone d'altération appelée une auréole
dans la roche entourant le magma
facile à reconnaître quand il se produit en
surface, ou dans un environnement proche
de la surface
métamorphisme de Contact

66. métamorphisme de Contact
•Adjacent aux intrusions
auréole de contact formée dans le contoure des roches
le contraste de la température dépend de la profondeur, la durée, la
taille, la forme et l'orientation de l'intrusion
Le métamorphisme de contact aussi couramment associé au
métasomatisme (modification de la composition)
Absence de contrainte déviatorique importante donne lieu à des roches
avec des textures aléatoires (appelé granofels ou hornfels)

67. métamorphisme de Contact
Figure 8.19

68. métamorphisme de Contact
.

70. Métamorphisme Hydrothermal
• Métamorphisme Hydrothermal
Modification chimique due à chaud,
riche en ions fluides, appelé solutions
hydrothermales, circule à travers des
fissures et des crevasses qui se
développent dans la roche
La plus répandue le long de l'axe de la
dorsale midéo-océanique

71. Métamorphisme Hydrothermal
Figure 8.20

72. Métamorphisme régional
• Produit la plus grande quantité de
roches métamorphiques
• Associées à des orogénèses

73. Métamorphisme régional
•Subdivisé en métamorphismes orogénique, d’enfuissement, et de plancher
océanique
métamorphisme Orogénique: marges Convergent . Les roches sont foliés (ardoises,
phyllites, schistes et gneiss)
Polymetamorphisme (plusieurs épisodes
de métamorphisme régional) est commune dans de tels contextes
métamorphisme d’enfuissement : efuissement des sédiments (y compris les sedim.
Volcanoclastiques. le bassin (peut être> 20 km d'épaisseur).
Faible température et caractérisé par des néoformations de minéraux comme les
zéolites, Prehnite et pumpellyite
riches en fluides et pas de déformation
métamorphisme de plancher océanique : Metamorphisme des systemes de rides
médio-océaniques. Large gamme de température , mais à faible pression.
métasomatisme chaud
fluides très communs. Nouveaux minéraux notamment calcite, zéolites, épidote et
chlorite
basalte altér est souvent appelé spilite

75. Zones métamorphiques
• Systématique variations de la
minéralogie et des textures des
roches métamorphiques liées à des
variations dans le degré de
métamorphisme
Index des minéraux et degré du
métamorphisme
Les changements se produisent dans
la minéralogie des régions à faible
métamorphisme à des régions à haut
degré du métamorphisme

77. The sequence of zones now recognized, and the
typical metamorphic mineral assemblage in each,
are:
Zone à Chlorite. Ardoises pelitiques ou les roches sont
généralement des phyllites à chlorite, muscovite, quartz et albite
Zone à Biotite. Les ardoises cédent la place à des phyllites et
schistes à biotite, chlorite, muscovite, quartz, albite
Zone à Grenat. Avec des schistes grenat almandin rouge ,
généralement à biotite, chlorite, muscovite, quartz et albite ou
oligoclase
Zone à Staurotide. Schistes à staurotide, biotite, muscovite,
quartz, grenat, et plagioclase. Certains chlorites persistent
Zone à disthène. Schistes à disthène, biotite, muscovite, quartz,
plagioclase et, habituellement, grenat et staurotide
Zone à Sillimanite. Schistes et gneiss à sillimanite, biotite,
muscovite, quartz, plagioclase, grenat, et peut-être staurotide.
Certains disthènes sont également présents (même si disthène et
sillimanite sont des polymorphes de Al2SiO5.

78. Facies métamorphique et degré
du métamorphisme
B
A

79. Facies métamorphique et degré
du métamorphisme

80. Distribution spatiale des facies métamorphiques

81. Mineraux Index and degré du
métamorphisme
• Certains minéraux, appelé minéraux
index, ils sont de bons indicateurs du
degré et des conditions du
metamorphisme

82. Dans les terrains métamorphiques à métamorphisme régional le régime de
température et de pression est indiquée par la répartition des minéraux
métamorphiques à travers une vaste zone.
Métamorphisme à faible degré (basse T et P <200 C°):
Ardoises et phyllithes: chlorite, muscovite, biotite
Métamorphisme à degré intermédiaire
Schiste: grenat, staurautide , disthène
Métamorphiques à haut degré- 800 ° C (la limite de fusion)
Gneiss: disthène, sillimanite
Métamorphiques à plus haut degré : fusion partielle
Migmatites: rock partiellement fondu, mais pas de perte de masse.
Ainsi, la minéralogie retrace le degré métamorphique des roches.
mineraux Index du Métamorphisme Régional

85. Metamorphisme et tectonique
des plaques
• Souvent le métamorphisme se produit
le long de frontières de plaques
convergentes
la Compression déforme les
forontières des plaques
Formation des grandes chaînes de
montagne, y compris les Alpes,
l'Himalaya, et les Appalaches ,les
apennins

86. Metamorphism et
Zones de Subduction
• Grandes zones de métamorphisme se produisent
le long de zones de subduction
Plusieurs environnements métamorphiques
existent ici
les zones de subduction sont d’importants sites
de production de magma et ou sont exposés
distinctes ceintures linéaires de roches
métamorphiques à Haute pression, basse
température

87. environnements Metamorphiques et
tectonique des plaques
Figure 8.28

89. Facies à haute pression
• Facies à schiste bleu à HP-BT (B:
Basse)
• Eclogites at moderate HP-MT
(M:moyenne)
• UHP (Ultra-haute pression) pour les
gneisses