Faciès métamorphique

Au cours du XIX^e siècle, les géologues caractérisent des zonations de texture dans les roches métamorphiques attenantes à des intrusions granitiques. Combinant ses propres études de terrains et celles de ses prédécesseurs, le géologue allemand Harry Rosenbusch décrit dans plusieurs publications, vers 1875, la présence de zones de texture homogène de roches métamorphiques autour des plutons de granites, avec un gradient de zonation proportionnel à la distance avec l'intrusion. Il y distingue alors trois zones : une zone à « cornéennes » (le plus haut degré de métamorphisme), une zone schistosée et une zone à phyllites (le plus faible degré de métamorphisme). Il remarque également que les roches constitutives de ces zones ne sont constituées que de quelques minéraux, comme le quartz, la staurotide, les micas, l'andalousite… Par ailleurs, il dénote la présence systématique du quartz, tandis que les feldspaths ont tendance à être absents, dans toutes les zones ; il en conclut que les éléments calcareux des roches sont évacués pour être remplacés par la silice[1].

Au début du XX^e siècle, le géologue finlandais Pentti Eskola entreprend de consacrer son champ de recherche aux roches métamorphiques et à leurs processus de formation, encore très mal connus à l'époque. En plus du travail de terrain, il applique les règles des phases de Gibbs utilisées par les chimistes pour étudier les réactions se produisant entre des solutions. Après sa thèse, il publie en 1915 une étude sur les roches métamorphiques de la région d'Orijärvi (sud-ouest de la Finlande) dans laquelle il montre des similitudes des associations minérales dans des amphiboles, dont les conditions de température et de pression de formation sont similaires. Il introduit ainsi le concept de « faciès métamorphique » où un faciès spécifique correspond à des conditions de température et de pression de formation similaires pour différentes roches. Par ailleurs, il démontre que des roches de même composition chimique situées dans un faciès métamorphique donné ont le même assemblage minéralogique[2]^,[3].

Le faciès à prehnite – pumpellyite se caractérise par la présence de ces deux minéraux dans la roche, auxquels sont souvent associés la chlorite (minéral) et la calcite. Il correspond à des conditions de température de 100 à 300 °C et de pression de 4 à 7 kbar[4].

Le faciès des schistes bleus, également appelé faciès à schistes à glaucophane, est uniquement observé dans les roches métamorphiques dont le protolithe était une roche magmatique basique. Il est typique des zones de subduction et est marqué par la présence de minéraux de haute pression et de basse température. Les minéraux typiques de ce faciès sont la glaucophane, un pyroxène sodique, la lawsonite, plus rarement l'aragonite[5].

Le faciès des éclogites est un faciès du gradient de haute pression et de basse température. Il est caractérisé par une déshydratation progressive des roches car les minéraux néoformés sont de plus en plus pauvres en eau (durant la subduction, on observe la séquence suivante : schistes verts ⇒ schistes bleus ⇒ éclogites).

Ce faciès correspond à l'épizone (Basse température), il est caractérisé par la présence de chlorite , épidote qui sont des minéraux verdâtres, d'où la couleur verte de ces schistes. En plus on peut avoir de l'albite, et parfois l'actinote.

Ce faciès correspond à la mésozone (moyenne température). Le passage du faciès des schistes verts au faciès des amphibolites se traduit par la chute dans l'abondance de l'actinote, chlorite, épidote et albite et une augmentation des proportions modales de la hornblende (amphibole), du grenat et de plagioclase calcique (riche en anorthite).

Ce faciès se caractérise par la présence de clinopyroxène, orthopyroxène et plagioclase. Ce faciès est anhydre.

• (en) W.S. Fyfe, F.J. Turner et J. Verhooger, Metamorphic Reactions and Metamorphic Facies, vol. 78, New York, Geological Society of America, coll. « Geological Society of America Memoir », 10 octobre 1958, 259 p. (ISBN 978-0-8137-1073-0, présentation en ligne, lire en ligne)
• (en) David Roger Oldroyd, The Earth Inside and Out : Some Major Contributions to Geology in the Twentieth Century, Geological Society of London, 1^er janvier 2002, 369 p. (ISBN 978-1-86239-096-6, présentation en ligne, lire en ligne)
• (en) Frank S. Spear, Metamorphic Phase Equilibria and Pressure-Temperature-Time paths, Washington D.C, Mineralogical Society of America, 1995, 2^e éd. (1^re éd. 1993), 799 p. (ISBN 0-939950-34-0)
• (en) Ronald Holden Vernon et Geoffrey Clarke, Principles of metamorphic petrology, New York, Cambridge University Press, 2011, 3^e éd. (1^re éd. 2008), 446 p. (ISBN 978-0-521-87178-5, lire en ligne)

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