Fiche de révision · S5

Résumé — Pétrologie métamorphique

Tout le module en une page : les chapitres condensés en points essentiels, le vocabulaire et les pièges d'examen. Pour la veille de l'épreuve.

Notion de métamorphisme : définition et limites

Métamorphisme = transformations minéralogiques, texturales et structurales à l'état solide, sous l'effet de P, T et déformation.
Limite inférieure → diagenèse (consolidation du sédiment) ; limite supérieure → anatexie (début de fusion partielle, migmatite).
Protolithe = roche de départ (sédimentaire, magmatique ou métamorphique) ; il conditionne la composition chimique disponible.
Isochimique / topochimique (composition conservée) vs allochimique / métasomatose (apport-export d'éléments par les fluides).

Pression lithostatique (hydrostatique, poids des roches) vs pression dirigée (contrainte tectonique orientée → foliation).
Pression fluide (eau, CO₂) facilite la circulation et accélère les réactions ; les fluides jouent un rôle de catalyseur.
Déformation : minéral anté-, syn- ou postcinématique selon sa relation chronologique avec la déformation principale.
Gradient géothermique (rapport P/T) : bas → subduction (P élevée), moyen → orogenèse barrovienne, élevé → contact (T élevée).

Régional (orogénique) : enfouissement + déformation à grande échelle → schistes, gneiss ; le plus étudié en pétrologie.
Contact : chaleur d'une intrusion, auréole métamorphique de largeur variable → cornéenne, sans foliation marquée.
Dynamique (cataclastique) : déformation le long des failles → mylonites, cataclasites ; choc : impact météoritique, P extrême instantanée.
Hydrothermal / océanique : circulation d'eau de mer aux dorsales, proche du faciès schistes verts.
Métasomatose (allochimique, fluides) s'oppose au métamorphisme topochimique (isochimique).

Minéraux index métapélites : chlorite → biotite → grenat → staurotide → disthène → sillimanite (degré croissant).
Disthène, andalousite, sillimanite : 3 polymorphes Al₂SiO₅, chacun stable dans un domaine P-T distinct (géobaromètres qualitatifs).
Foliation (structure planaire, pression dirigée) → schistosité (débit en feuillets, bas degré) ; linéation = alignement selon une direction.
Textures : granoblastique (grains équants) · nématoblastique (aciculaires) · lépidoblastique (feuillets) · porphyroblastique (gros cristaux) · rubanée (gneiss).
Ardoise → schiste → micaschiste → gneiss = degré métamorphique croissant pour un protolithe argileux.

Réactions : déshydratation (perd H₂O), décarbonatation (perd CO₂), polymorphisme (même composition), échange ionique (Fe-Mg).
George Barrow → premières zones métamorphiques (Highlands écossais) ; Cecil Tilley → invente le terme isograde.
Isograde = ligne d'apparition d'un minéral index sur la carte ; correspond à une réaction métamorphique précise, pas forcément une isotherme.
Zonéographie = succession de zones nommées d'après leur minéral index ; paragenèse = assemblage minéral en équilibre.
Diagrammes ACF et AFM : projections triangulaires pour visualiser la stabilité des paragenèses.

Séquence barrovienne : chlorite → biotite → grenat → staurotide → disthène → sillimanite, gradient géothermique moyen.
Type barrovien (disthène, haute pression) vs type Buchan-Abukuma (andalousite + cordiérite, gradient plus élevé, basse pression).
Silicates d'alumine Al₂SiO₅ : disthène (haute P) vs andalousite (basse P) vs sillimanite (haute T) — indicateurs P-T.
Diagramme AFM (Al-Fe-Mg) : représente les paragenèses stables propres à chaque zone métamorphique des métapélites.

Faciès métamorphique (Pentti Eskola) : roches de protolithes différents en équilibre dans le même intervalle P-T.
Séquence basse → haute T : zéolites, prehnite-pumpellyite, schistes verts, amphibolite, granulite (assemblage anhydre).
Haute pression (subduction) : schistes bleus (glaucophane) → éclogite (grenat pyropé + omphacite, sans plagioclase).
Métabasites : chlorite (schistes verts) vs hornblende-plagioclase (amphibolite) vs pyroxènes-grenat (granulite/éclogite).

Subduction → gradient bas, faciès schistes bleus/éclogite · Collision continentale → gradient moyen, série barrovienne.
Dorsale océanique → métamorphisme hydrothermal proche des schistes verts ; contact → indépendant des limites de plaques.
Trajet P-T-t horaire (pic P avant pic T, typique collision) vs antihoraire (pic T avant pic P, plus rare).
Exhumation = retour en surface (érosion, extension tectonique, chenal de subduction) après l'enfouissement métamorphique.
Maroc : métamorphisme hercynien (Maroc central, Anti-Atlas, Rehamna) et métamorphisme rifain plus récent (Cénozoïque).