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Propriétés des roches métamorphiques

Propriétés des roches métamorphiques

Les roches métamorphiques constituent la troisième grande classe de roches. Ils se produisent lorsque les roches sédimentaires et ignées sont transformées ou métamorphosées par des conditions souterraines. Les quatre principaux agents qui métamorphosent les roches sont la chaleur, la pression, les fluides et la déformation. Ces agents peuvent agir et interagir de manières presque infinies. En conséquence, la plupart des milliers de minéraux rares connus de la science se trouvent dans des roches métamorphiques.

Le métamorphisme agit à deux échelles: régionale et locale. Le métamorphisme à l'échelle régionale se produit généralement profondément sous terre pendant les orogénies ou les épisodes de construction de montagne. Les roches métamorphiques résultantes proviennent des noyaux de grandes chaînes de montagnes comme les Appalaches. Le métamorphisme local se produit à un niveau beaucoup plus petit, généralement à partir d'intrusions ignées voisines. On parle parfois de métamorphisme de contact.

Un bloc de gneiss présentant des bandes minérales caractéristiques. Grant Dixon / Images Lonely Planet / Getty Images

Comment distinguer les roches métamorphiques

La principale caractéristique qui identifie les roches métamorphiques est qu’elles sont façonnées par une chaleur et une pression extrêmes. Les traits suivants sont tous liés à cela.

  • Parce que leurs grains de minéraux ont poussé ensemble pendant le métamorphisme, ce sont généralement des roches fortes.
  • Ils sont composés de minéraux différents des autres types de roches et ont une large gamme de couleurs et de lustres.
  • Ils montrent souvent des signes d'étirement ou de compression, ce qui leur donne un aspect rayé.

Les quatre agents du métamorphisme régional

La chaleur et la pression fonctionnent généralement ensemble, car elles augmentent toutes les deux à mesure que vous pénétrez plus profondément dans la Terre. À des températures et pressions élevées, les minéraux de la plupart des roches se décomposent et se transforment en un autre ensemble de minéraux stables dans les nouvelles conditions. Les minéraux argileux des roches sédimentaires en sont un bon exemple. Les argiles sont des minéraux de surface qui se forment lorsque le feldspath et le mica se décomposent dans les conditions régnant à la surface de la Terre. Avec la chaleur et la pression, ils retournent lentement au mica et au feldspath. Même avec leurs nouveaux assemblages minéraux, les roches métamorphiques peuvent avoir la même chimie globale qu’avant le métamorphisme.

Les fluides sont un agent important du métamorphisme. La plupart des roches contiennent de l'eau, mais ce sont les roches sédimentaires qui en contiennent le plus. Premièrement, il y a l'eau qui était piégée dans les sédiments lorsqu'elle est devenue roche. Deuxièmement, il existe une eau libérée par les minéraux argileux lorsqu’ils se reconvertissent en feldspath et en mica. Cette eau peut devenir tellement chargée en matières dissoutes que le fluide résultant est, par nature, un minéral liquide. Il peut être acide ou alcalin, plein de silice (formant de la calcédoine) ou plein de sulfures ou de carbonates ou de composés métalliques, dans des variétés infinies. Les fluides ont tendance à s'éloigner de leur lieu de naissance, interagissant avec les roches ailleurs. Ce processus, qui modifie la chimie d'une roche ainsi que son assemblage minéral, est appelé métasomatisme.

La contrainte désigne toute modification de la forme des roches due à la force de contrainte. Le mouvement sur une zone de faille en est un exemple. Dans les roches peu profondes, les forces de cisaillement broyent et écrasent simplement les grains de minéraux (cataclasis) pour donner de la cataclasite. La mouture continue donne la mylonite dure et striée.

Différents degrés de métamorphisme créent des ensembles distincts de minéraux métamorphiques. Celles-ci sont organisées en faciès métamorphiques, un outil que les pétrologistes utilisent pour déchiffrer l'histoire du métamorphisme.

Roches métamorphiques foliées ou non foliées

Sous l'effet de la chaleur et de la pression, lorsque des minéraux métamorphiques tels que le mica et le feldspath commencent à se former, les contraintes les orientent en couches. La présence de couches minérales, appelée foliation, est une caractéristique importante pour la classification des roches métamorphiques. À mesure que la contrainte augmente, la foliation devient plus intense et les minéraux peuvent se trier eux-mêmes en couches plus épaisses. Les types de roches foliées qui se forment dans ces conditions sont appelées schistes ou gneiss, en fonction de leur texture. Le schiste est finement feuilleté tandis que le gneiss est organisé en larges bandes de minéraux remarquables.

Les roches non feuilletées apparaissent lorsque la chaleur est élevée, mais la pression est faible ou égale de tous les côtés. Cela empêche les minéraux dominants de montrer un alignement visible. Cependant, les minéraux recristallisent encore, ce qui augmente la force et la densité globales de la roche.

Les types de roches métamorphiques de base

Les schistes sédimentaires se métamorphosent d’abord en ardoise, puis en phyllite, puis en un schiste riche en mica. Le quartz minéral ne change pas sous haute température et pression, bien qu'il devienne plus fortement cimenté. Ainsi, le grès des roches sédimentaires se transforme en quartzite. Roches intermédiaires qui mélangent sable et argile - mudstones - se métamorphosent en schistes ou gneiss. Le calcaire des roches sédimentaires se recristallise et devient du marbre.

Les roches ignées donnent naissance à un ensemble différent de minéraux et de types de roches métamorphiques. Celles-ci incluent la serpentinite, le schiste bleu, la stéatite et d'autres espèces plus rares telles que l'éclogite.

Le métamorphisme peut être si intense, avec les quatre facteurs agissant à l'extrême, que la foliation peut être déformée et agitée comme de la tire; le résultat est la migmatite. Avec le métamorphisme, les roches peuvent commencer à ressembler à des granites plutoniques. Ce type de roches donne de la joie aux experts en raison de ce qu’ils disent au sujet de conditions profondes lors de collisions de plaques, par exemple.

Contact ou métamorphisme local

Le métamorphisme de contact est un type de métamorphisme important dans certaines localités. Cela se produit le plus souvent à proximité d'intrusions ignées, où le magma chaud se force en couches sédimentaires. Les roches à côté du magma envahissant sont cuites au four en cornéennes ou en granofels de cousin à grain grossier. Magma peut extraire des morceaux de country-rock de la paroi du canal et les transformer en minéraux exotiques. Les coulées de lave en surface et les incendies de charbon souterrains peuvent également causer un léger métamorphisme de contact, similaire au degré observé lors de la cuisson des briques.