Roche Métamorphique: roche dont la composition minéralogique et structurale d’origine
s’est modifiée sous l’action de températures et/ou de pressions élevées,
généralement en profondeur dans la croûte terrestre.
Les roches métamorphiques sont donc formées à
partir de roches préexistantes, comme l’origine du mot métamorphique le rappelle
(en grec, meta signifie « après », et morphosis la
« forme »).
DÉFINITION
ET STRUCTURE DES ROCHES MÉTAMORPHIQUES
Les roches métamorphiques sont des
roches (magmatiques, sédimentaires ou
déjà métamorphiques) qui ont subit un métamorphisme. Ce processus
entraîne une restructuration minéralogique de ces roches sous l’effet d’une
forte augmentation de température et/ou de pression. Les transformations
minéralogiques et structurales subies par les roches se font toujours à l’état
solide. Selon la nature des roches initiales, on parle de para-métamorphisme
(associé aux roches sédimentaires), d’ortho-métamorphisme (associé aux roches
magmatiques) ou de poly-métamorphisme (associé aux roches métamorphiques).
Ainsi, un granite ou une rhyolite (roches magmatiques)
donne un orthogneiss, tandis qu’une série sédimentaire de nature arkosique
(composition chimique identique au granite) donne un paragneiss.
Les roches métamorphiques peuvent également
être nommées en utilisant le nom de la roche d’origine, précédé du préfixe
méta- : par exemple, un métagrès, un métabasalte ou un métagranite.
Lorsqu’une roche est soumise à un second métamorphisme, on parle de
rétromorphose.
Selon son intensité, le métamorphisme
s’accompagne de la création de textures particulières, notamment la schistosité
(la roche se débite en feuillets de même composition minéralogique, lorsque le
métamorphisme est faible), la foliation (recristallisation fine de certains
minéraux, comme les micas, lorsque le métamorphisme est plus fort),
ou la structure œillée (recristallisation grossière de certains minéraux, comme
dans les gneiss). Les roches métamorphiques peuvent être d’origine
endogène (formées en profondeur de la Terre) ou exogène (formées en surface de
la croûte terrestre).
FORMATION
DES ROCHES MÉTAMORPHIQUES
La formation des roches métamorphiques est due
au processus du métamorphisme, provoqué par une forte augmentation de
température et/ou de pression. L’augmentation de la pression est due au poids
des couches supérieures (pression lithostatique qui entraîne une compaction et
la diagenèse — transformation d’un sédiment en roche), des fluides (pression
hydrostatique) ou des contraintes liées aux phénomènes tectoniques (voir
tectonique des plaques). L’augmentation de la température est
naturelle, puisque le gradient géothermique naturel moyen est de l’ordre de
30 °C par kilomètre de profondeur (voir géothermie).
Sous l’effet de ces variations physiques et
thermiques, la roche initiale (appelée protolithe) sort de son domaine de
stabilité. Elle subit une modification de ses propriétés physiques, chimiques et
minéralogiques, entraînant l’apparition de certains minéraux et la disparition
d’autres. Les propriétés chimiques finales peuvent rester les mêmes
qu’initialement (métamorphisme isochimique) ou changer complètement
(métamorphisme allochimique).
CLASSIFICATION DES ROCHES MÉTAMORPHIQUES
La classification des roches métamorphiques
est délicate car se mélangent les caractéristiques des roches initiales
(composition minéralogique, structure, etc.) et le degré de
métamorphisme (fonction du couple pression-température lors de leur
formation), qui est déterminé à l’aide de minéraux marqueurs ; en effet, comme
les divers minéraux qui constituent une roche sont stables dans des domaines de
température et de pression bien définis, ils constituent de précieux indicateurs
de l’intensité de métamorphisme subie par la roche.
Ainsi, il existe par exemple des roches de
haute température (gneiss et granulites à grenats) et
des roches de haute pression et basse température (schistes bleus à
glaucophane). La présence d’andalousite dans la roche est significative de haute
température et basse pression, tandis que les grenats dans une roche sont
significatifs de haute température et haute pression. L’argile est
métamorphisée en ardoise si la température reste basse, mais elle
se métamorphise en phyllite si la température est suffisamment élevée
(recristallisation des minéraux argileux en paillettes de mica),
voire en schiste (recristallisation complète de l’argile) sous
l’action de températures encore plus fortes.
Des « climats » métamorphiques sont
associés à des zones de température-pression identiques : le climat basse
pression-haute température (de type Abukuma) correspond au métamorphisme de
contact (principalement dû à une augmentation de température à la suite d’une
intrusion de magma) ou au métamorphisme océanique hydrothermal,
comme à Flamanville, en Normandie ; le climat moyenne
pression-moyenne température (de type Barrowien) correspond à un métamorphisme
régional (tectonique de collision), comme dans le Massif central ;
le climat haute pression-basse température (de type Franciscain) correspond
aussi à un métamorphisme régional mais de subduction, comme dans les
Alpes.
Toute sorte de roche peut être métamorphisée :
un conglomérat devient un conglomérat déformé ou un gneiss
conglomératique, le shale de l’ardoise, le syénite du
gneiss syénite, le grès de la quartzite, le
calcaire du marbre, le granite du
gneiss granitique, le charbon de
l’anthracite, la rhyolite du schiste
porphyrique, le gabbro du schiste vert, etc.
LES PRINCIPALES ROCHES MÉTAMORPHIQUES
gneiss
schiste
Les roches métamorphiques les plus communes
sont les gneiss et les schistes. Le gneiss est une
roche cristalline formée par un métamorphisme régional (ou général). La
foliation est souvent nette, symbolisée par des lits de teinte sombre et riche
en minéraux ferromagnésiens (micas, amphiboles) qui alternent avec
des lits plus clairs de quartz et de feldspaths.
Les schistes sont repérables lorsque les
cristaux du minéral principal sont disposés en couches parallèles, formant un
grand nombre de feuillets (ou plan de schistosité) selon lesquels les roches
schisteuses se délitent facilement. Leur nom provient du minéral dominant à
l’origine de la foliation (les micaschistes lorsque les micas dominent).
Une autre roche métamorphique, le
marbre, provient de la transformation des roches sédimentaires
carbonatées (calcaire, dolomie). C’est une roche, compacte, dure et
lourde. Le marbre blanc, avec des structures cristallines visibles, est la forme
la plus pure du marbre. Les marbres sont souvent utilisés comme matériaux de
construction et en statuaire.
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