Métamorphisme
Métamorphisme
Le métamorphisme est une transformation des minéraux à l’état solide due à des variations importantes de pression et de température, voire également à une hydratation.
Le terme métamorphisme est évoqué lors de la collision de deux lithosphères continentales. On le rencontre également lorsqu’on étudie la subduction d’une plaque lithosphérique océanique sous une plaque lithosphérique continentale ou sous une plaque lithosphèrique océanique plus jeune. Dans le schéma représenté ci-dessous, on retrouve cette situation.
La lithosphère océanique est créée au niveau d’une dorsale, de sorte que plus l’on s’éloigne de celle-ci, plus la lithosphère est âgée. En s’éloignant, la lithosphère s’épaissit, et voit sa densité augmenter (bien que la croûte océanique reste d’épaisseur constante). Au bout d’un certain temps, sa densité devient trop importante, ce qui entraîne une subduction.
Le moteur majeur du métamorphisme est l’eau : l’océan présent au-dessus de la lithosphère océanique. En effet, cette eau vient hydrater les roches de la lithosphère océanique, la refroidit (ce qui est aussi une conséquence de l’éloignement par rapport à la dorsale), et crée ainsi de nouveaux minéraux.
Un exemple est la hornblende, qui se retrouve en auréole autour de minéraux reliques qu’on appelle le pyroxène. L’hydratation et le refroidissement étant progressifs, de nouveaux minéraux se forment encore en auréole réactionnelle autour des précédents minéraux. On peut notamment citer la chlorite et l’actinote.
Lorsque la lithosphère océanique est très dense, elle finit par subduire et cette subduction entraîne une augmentation de la pression au sein des roches. Comme la lithosphère s’enfonce plus vite qu’elle ne se réchauffe, la pression augmente plus vite que la température. Ce phénomène engendre de nouvelles réactions métamorphiques et en l’occurrence la création d’un nouveau minéral, le glaucophane. Ce dernier libère de l’eau en profondeur, ainsi que la jadéite et le grenat, deux autres produits du métamorphisme. Cette libération d’eau, et plus précisément d’ions hydroxyles, hydrate le manteau sous-jacent et permet sa fusion partielle. Ainsi, le métamorphisme de la plaque qui subduit est couplé à un éventuel magmatisme de la plaque chevauchante.
Magmatisme
Pourquoi observe-t-on un certain magmatisme au niveau des zones de subduction ?
Si l’on se promène dans la cordillère des Andes, comme dans toute autre zone de subduction (les Mariannes, le Japon, les îles Aléoutiennes, etc.), on retrouve un volcanisme dit explosif.
Quelques roches magmatiques volcaniques typiques de ce volcanisme sont la rhyolite, ou encore l’andésite (dont le nom vient de sa présence dans la cordillère des Andes). Leur particularité est de posséder des minéraux hydratés, notamment des micas. Si ces roches présentent des minéraux hydratés, c’est qu’elles sont issues d’un magma lui aussi hydraté.
Comment un magma devient-il hydraté ?
Le magma est issu de la fusion partielle du manteau, et en l’occurrence dans le schéma ci-dessous de la fusion partielle du manteau de la plaque chevauchante. Il faut donc que le manteau ait été hydraté.
D’où vient l’eau ?
L’eau qui hydrate le manteau provient de la plaque subduite, qui, au cours du temps, a emmagasiné de l’eau sous forme de minéraux.
Pour une plaque lithosphérique océanique comme représentée sur le schéma, les minéraux hydratés sont notamment la hornblende, la chlorite et l’actinote. De plus, l’enfoncement de la plaque entraîne de nouvelles réactions métamorphiques, du fait de la pression et de la température, qui libèrent de l’eau elles aussi. Vers 100 km de profondeur, par réaction métamorphique, il y a donc production de nouveaux minéraux : le glaucophane, ou encore plus en profondeur la jadéite et le grenat.
Ces réactions libèrent de l’eau et diminuent ainsi la température de fusion du manteau. Il y a une fusion partielle, donnant naissance à un magma majoritairement liquide, peu dense, qui remonte vers la surface.
– Bien souvent, le magma est bloqué et reste en profondeur où il refroidit lentement, et donne ainsi des roches magmatiques plutoniques. Parmi ces roches plutoniques, on retrouve la famille des granitoïdes, dont la diorite, la granodiorite et le granite font partie.
– Parfois, il arrive au contraire que le magma remonte jusqu’à la surface où il refroidit brutalement, ce qui donne cette fois des roches magmatiques volcaniques.
Autrement dit la rhyolite, l’andésite, les granites et le reste des granitoïdes présentent des minéraux hydratés tels que les micas car ils proviennent d’un magma hydraté, qui provient lui-même de la fusion partielle d’une péridotite hydratée grâce à l’eau amenée par le métamorphisme de la plaque plongeante.
Cela donne également des informations sur le phénomène de création de croûte continentale, autrement appelée accrétion continentale : un magmatisme, alimenté par l’eau libérée par le métamorphisme d’une plaque sous-jacente.