QCM : Métamorphisme et géodynamique interne — 34 questions

Explication

Le métamorphisme transforme une roche à l’état solide lorsque la pression et/ou la température change, sans modifier globalement sa composition chimique, sauf par l’action des fluides. La fusion se distingue de ce processus puisqu’elle produit un magma.

Explication

Une paragenèse rassemble des minéraux qui sont stables et en équilibre dans des conditions déterminées de pression et de température. Une association de minéraux hérités ne constitue donc pas nécessairement une paragenèse métamorphique.

Explication

Un faciès métamorphique regroupe des roches chimiquement différentes dont les minéraux se sont formés dans un intervalle étroit et commun de pression et de température. Il ne correspond donc pas à une seule roche ni à une simple catégorie texturale.

Explication

La schistosité et la foliation sont des structures planaires développées dans le plan XY, qui est perpendiculaire à l’axe Z du plus fort raccourcissement. L’axe X correspond plutôt à la direction privilégiée de la linéation.

Explication

La linéation est une structure linéaire produite par l’alignement parallèle d’éléments minéraux ou structuraux, généralement dans l’axe X d’allongement maximal. La foliation et la schistosité sont au contraire des structures planaires.

Explication

Un métagabbro peut garder sa texture grenue initiale tout en formant de nouveaux minéraux métamorphiques, notamment la glaucophane et la lawsonite. Le métamorphisme n’implique pas une fusion ni la disparition obligatoire de la texture originelle.

Explication

Le protolithe est la roche préexistante qui subit les transformations métamorphiques. La roche métamorphique désigne au contraire le produit transformé issu de ce protolithe.

Explication

Une roche métamorphique est paradérivée lorsque son protolithe est sédimentaire. Le terme orthodérivée s’applique lorsque le protolithe est magmatique.

Explication

L’orthogneiss dérive d’un protolithe magmatique, ici un granite, alors que le paragneiss dérive d’un protolithe sédimentaire, ici une pélite. La distinction repose donc sur l’origine du protolithe plutôt que sur la seule texture du gneiss.

Explication

L’équilibre métamorphique correspond à l’état de plus faible enthalpie libre G pour l’association minérale considérée. Une association dont G est plus élevée est moins stable et peut évoluer vers un assemblage plus stable.

Explication

Un changement de pression et de température peut rendre instables les minéraux du protolithe, qui sont alors remplacés par des minéraux plus stables dans les nouvelles conditions. La fusion n’est pas une étape nécessaire de cette transformation métamorphique.

Explication

Le quartz et la coésite ont la même composition, SiO2, mais la coésite devient stable à des profondeurs supérieures à 90 km. Le quartz est stable jusqu’à environ 90 km.

Explication

Des polymorphes sont des minéraux chimiquement identiques dont les structures cristallines diffèrent. Le quartz et la coésite illustrent cette définition avec la composition SiO2.

Explication

Les transformations utilisées comme géothermomètres présentent une faible variation de volume et une forte variation d’entropie. Les géobaromètres sont plutôt associés à une faible variation d’entropie et à une diminution du volume.

Explication

Pour le couple grenat-biotite, Kd est le rapport entre le rapport Mg/Fe du grenat et celui de la biotite. L’inversion de ces deux termes modifierait la définition du coefficient utilisé.

Explication

Le géobaromètre GASP exploite les variations d’aluminium dans les solutions solides du plagioclase et du grenat pour estimer la pression. Le coefficient Kd du couple biotite-grenat sert plutôt de base à un géothermomètre.

Explication

L’anatexie crustale désigne une fusion partielle de la croûte continentale pouvant survenir dans certaines conditions métamorphiques. Le métamorphisme ordinaire se déroule à l’état solide et ne correspond donc pas à cette définition.

Explication

Une migmatite est formée par anatexie crustale partielle et mélange des domaines granitiques avec des domaines gneissiques ou micaschisteux. Un gneiss non migmatitique ne possède pas le mobilisat granitique produit par cette fusion.

Explication

Le leucosome est la partie granitique mobile issue de la fusion partielle, tandis que le mélanosome est le résidu solide enrichi en minéraux ferromagnésiens, notamment la biotite. Les inverser conduirait à confondre le produit fondu et le résidu de fusion.

Explication

Un métagabbro placé dans le faciès éclogite évolue vers une éclogite, tandis qu’une argile soumise aux mêmes conditions peut produire un gneiss. Le faciès décrit donc des conditions métamorphiques, mais la roche obtenue dépend du protolithe.

Explication

Le métamorphisme de contact est une transformation thermique localisée autour d’une intrusion, sur quelques centimètres à quelques kilomètres. Le métamorphisme régional concerne au contraire des étendues beaucoup plus vastes, souvent de dizaines à centaines de kilomètres.

Explication

Dans les Alpes occidentales, l’intensité du métamorphisme augmente d’ouest en est, des domaines externes vers les domaines internes. Cette évolution correspond à un gradient HP-BT.

Explication

Le gradient BP-HT se caractérise par une forte température et peut conduire à l’anatexie, alors que le gradient HP-BT combine forte pression et faible température. Le gradient HP-BT ne conduit pas à l’anatexie dans la distinction présentée.

Explication

Un chemin P-T-t retrace les variations de pression et de température au cours du temps pendant l’histoire métamorphique d’une roche. Il ne décrit donc pas une simple composition initiale ni une répartition spatiale.

Explication

L’enfouissement s’accompagne généralement d’une augmentation de pression et de température et correspond au trajet prograde. L’exhumation entraîne plutôt leur diminution et correspond au trajet rétrograde.

Explication

La succession des paragenèses fournit une chronologie relative des assemblages minéralogiques, ce qui permet de retracer les différentes étapes du chemin P-T-t. La taille ou la disposition spatiale des cristaux ne suffit pas à établir cette histoire.

Explication

L’interaction entre la lithosphère océanique nouvellement formée et l’eau de mer produit généralement un faciès schistes verts. Les schistes bleus et les éclogites sont plutôt associés aux conditions de subduction.

Explication

La circulation de l’eau de mer dans les fractures hydrate les minéraux et permet des échanges d’ions entre les roches et le fluide. L’hydrothermalisme implique donc des transformations chimiques liées aux fluides, contrairement à un métamorphisme strictement isochimique.

Explication

La serpentinisation est une altération hydrothermale de la péridotite qui produit une serpentinite riche en minéraux du groupe de la serpentine. L’albitisation concerne principalement la modification des plagioclases et ne désigne pas cette transformation de la péridotite.

Explication

L’albitisation incorpore du sodium dans les plagioclases calciques et libère du calcium dans le fluide hydrothermal. Elle correspond donc à un échange ionique précis, et non à une transformation impliquant principalement le magnésium ou le fer.

Explication

Une éclogite correspond à une roche basaltique ou gabbroïque métamorphisée au faciès éclogite, avec du grenat et de l’omphacite. L’association hornblende-plagioclase caractérise plutôt le faciès amphibolite, lié à une évolution métamorphique différente.

Explication

La réaction coronitique consomme le grenat, le clinopyroxène et le quartz pour former de la hornblende et du plagioclase, ce qui indique une évolution rétrograde. La formation de l’omphacite et du grenat correspond au contraire au faciès éclogite prograde.

Explication

La subduction conduit successivement vers les faciès schistes bleus et éclogite, tandis que l’exhumation et le réchauffement peuvent favoriser une rééquilibration dans le faciès amphibolite. L’exhumation diminue la pression, elle ne poursuit donc pas l’évolution vers des conditions plus profondes.

Explication

L’interprétation géodynamique repose sur la combinaison des paragenèses, des chemins pression-température-temps et des gradients métamorphiques régionaux. La couleur, la granulométrie ou la forme des affleurements ne fournissent pas à elles seules les contraintes nécessaires pour reconstruire cette histoire.