Apport de la thermodynamique à la compréhension des processus métamorphiques

I.2. LE METAMORPHISME

I.2.1. Définition

Le métamorphisme est défini comme étant l'ensemble de transformation et des réactions que subit une roche à l'état solide lorsqu'elle est portée dans des conditions de pression et de température différentes de celles ayant présidé à sa genèse^17(*).

Mais les roches métamorphiques ne sont jamais exemptées de fluides. La recristallisation peut être isochimique (sans changement de la composition chimique) ou métasomatique (avec modification de la composition chimique suite à un apport chimique des fluides circulant dans les roches).

Il s'agit en fait d'un réarrangement de la matière des minéraux de la roche initiale pour former des nouveaux minéraux.

Le métamorphique ainsi défini peut affecter une roche sédimentaire (paramétamorphisme), de même il peut affecter une roche magmatique ; dans ce cas, on parle d'orthométamorphisme ; lorsqu'il affecte les anciennes roches métamorphiques (Polymétamorphisme).

I.2.2. Facteurs du métamorphisme18(*)

Un facteur est un élément qui agit, qui influe, qui contribue à l'accomplissement d'un fait quelconque.

Le métamorphisme est fonction de plusieurs facteurs :

I.2.2.1. le temps :

Dans le métamorphisme, le facteur temps est très important. Etant donné que les minéraux sont stables dans les conditions de t° et de pression qui ont présidé à leur formation, lorsque ces conditions changent, ils deviennent instables et des transformations minéralogiques se produisent. Cependant, la plupart des minéraux reste stable lorsque la durée du changement est faible. On dit qu'ils sont « métastables ». Ce n'est que lorsque les conditions changent durablement que les transformations physiques et chimiques ont le temps de se produire. Cet aspect est important car il explique par exemple pourquoi une partie des roches du métamorphisme de contact gardent leur structure originelle.

I.2.2.1. La température :

Elle est le facteur primordial et qui augmente avec la profondeur (degré géothermique) avec la mise en place des roches magmatiques plutoniques ou volcaniques.

En ce qui concerne la température on sait, par les forages et certains travaux miniers, qu'elle croît régulièrement avec la profondeur. Chaque kilomètre, elle augmente de 30° en moyenne (30°C/Km). C'est ce qu'on appelle « le gradient géothermique », qui est plus élevé dans les régions à volcanisme actif où il peut vraisemblablement dépasser 100°C/Km.

En revanche, dans les régions stabilisées depuis très longtemps, comme les plates-formes précambriennes (= cratons du type dorsale, il est beaucoup plus faible (10 à 15°C/Km).

Un flux géothermique élevé et régional est à l'origine d'un métamorphisme régional, tandis qu'un flux local dû par exemple à une intrusion magmatique est à l'origine du métamorphisme de contact.

* ¹⁷ DERCOURT, J et Collab, Géologie, objets, méthodes et modèles, p. 113

* ¹⁸ FOUCAULT, A et J.F. RADULT, Dictionnaire de géologie, 4^ème éd., Paris, Dunod, 1995