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Les roches métamorphiques constituent la troisième grande classe de roches. Elles se produisent lorsque les roches sédimentaires et ignées sont modifiées, ou métamorphosées, par les conditions souterraines. Les quatre principaux agents de métamorphose des roches sont la chaleur, la pression, les fluides et la contrainte. Ces agents peuvent agir et interagir d’une variété presque infinie de façons. Par conséquent, la plupart des milliers de minéraux rares connus de la science se trouvent dans les roches métamorphiques.
Le métamorphisme agit à deux échelles : régionale et locale. Le métamorphisme à l’échelle régionale se produit généralement dans les profondeurs du sous-sol lors d’orogénèses, ou d’épisodes de formation de montagnes. Les roches métamorphiques qui en résultent 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 proches. Il est parfois appelé métamorphisme de contact.
Un bloc de gneiss présentant des bandes minérales caractéristiques.
Comment distinguer les roches métamorphiques
La principale caractéristique qui identifie les roches métamorphiques est qu’elles sont façonnées par une grande chaleur et une grande pression. Les caractéristiques suivantes y sont toutes liées.
- Comme leurs grains minéraux se sont serrés les uns contre les autres pendant le métamorphisme, ce sont généralement des roches solides.
- Elles sont faites de minéraux différents des autres types de roches et ont une large gamme de couleurs et de lustre.
- 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 les deux augmentent au fur et à mesure que l’on s’enfonce dans la terre. À des températures et des pressions élevées, les minéraux de la plupart des roches se décomposent et se transforment en un ensemble différent de minéraux qui sont 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 de la surface de la Terre. Sous l’effet de la chaleur et de la pression, ils redeviennent lentement du mica et du 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 un peu d’eau, mais ce sont les roches sédimentaires qui en contiennent le plus. Tout d’abord, il y a l’eau qui a été piégée dans les sédiments lorsqu’ils sont devenus des roches. Ensuite, il y a l’eau qui est libérée par les minéraux argileux lorsqu’ils se transforment en feldspath et en mica. Cette eau peut être tellement chargée de matières dissoutes que le fluide qui en résulte est, par essence, un minéral liquide. Elle peut être acide ou alcaline, pleine de silice (formant de la calcédoine) ou pleine 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, en interagissant avec les roches qui se trouvent 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 d’une contrainte. Le mouvement sur une zone de faille en est un exemple. Dans les roches peu profondes, les forces de cisaillement ne font que broyer et écraser les grains minéraux (cataclase) pour donner de la cataclasite. Un broyage continu donne la mylonite, une roche dure et striée.
Différents degrés de métamorphisme créent des ensembles distincts de minéraux métamorphiques. Ceux-ci sont organisés en faciès métamorphiques, un outil que les pétrologues utilisent pour déchiffrer l’histoire du métamorphisme.
Roches métamorphiques feuillues et non feuillues
Sous l’effet de la chaleur et de la pression, lorsque des minéraux métamorphiques comme le mica et le feldspath commencent à se former, ils s’orientent en couches. La présence de couches minérales, appelées foliation, est une caractéristique importante pour la classification des roches métamorphiques. Plus la tension augmente, plus la foliation devient intense et les minéraux peuvent se répartir en couches plus épaisses. Les types de roches foliées qui se forment dans ces conditions sont appelés schistes ou gneiss, selon leur texture. Le schiste est finement folié, tandis que le gneiss est organisé en larges bandes de minéraux visibles.
Les roches non fissurées se produisent lorsque la chaleur est élevée, mais que la pression est faible ou égale de tous les côtés. Cela empêche les minéraux dominants de présenter un alignement visible. Les minéraux se recristallisent cependant toujours, ce qui augmente la résistance et la densité globales de la roche.
Les types de roches métamorphiques de base
Le schiste des roches sédimentaires se métamorphose d’abord en ardoise, puis en phyllite, puis en un schiste riche en mica. Le quartz minéral ne se modifie pas sous l’effet de la température et de la pression, bien qu’il soit plus fortement cimenté. Ainsi, le grès des roches sédimentaires se transforme en quartzite. Les roches intermédiaires qui mélangent le sable et l’argile – les boues – se métamorphosent en schistes ou en 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. Il s’agit notamment de la serpentinite, du schiste bleu, de la stéatite et d’autres espèces plus rares telles que l’éclogite.
Le métamorphisme peut être si intense, les quatre facteurs agissant à leur extrême limite, que la foliation peut être déformée et remuée comme de la tire ; le résultat en est la migmatite. Avec un métamorphisme plus poussé, les roches peuvent commencer à ressembler à des granites plutoniques. Ces types de roches font la joie des experts en raison de ce qu’ils disent des conditions profondes lors de choses comme les collisions de plaques.
Contact ou métamorphisme local
Un type de métamorphisme important dans certaines localités est le métamorphisme de contact. Il se produit le plus souvent à proximité d’intrusions ignées, où le magma chaud se force dans les couches sédimentaires. Les roches à côté du magma envahissant sont cuites en cornéenne ou en granofels à gros grains, ses cousins. Le magma peut arracher des morceaux de roches de campagne à la paroi du canal et les transformer en minéraux exotiques, eux aussi. Les coulées de lave de surface et les feux de charbon souterrains peuvent également provoquer un léger métamorphisme de contact, semblable à celui qui se produit lors de la cuisson des briques.
