1. Définition

Une roche métamorphique est une roche qui a subi une transformation minéralogique et structurale à la suite de l'élévation de la température et de la pression.

Généralement, une roche métamorphique présente une structure bien cristallisée avec apparition de nouveaux minéraux (minéraux néoformés) et une texture foliée.

Le métamorphisme peut affecter :

1. Des roches sédimentaires, on parlera dans ce cas de roches paramétamorphiques ;
2. Des roches magmatiques, on parlera de roches orthométamorphiques ;
3. Des roches métamorphiques, on parlera dans ce cas de roches polymétamorphiques.

2. Différentes formes de métamorphisme

Il y a trois formes de métamorphisme :

1. Le métamorphisme de contact ;
2. Le métamorphisme général ;
3. Le métamorphisme dynamique.

2.1. Le métamorphisme de contact.

Le métamorphisme de contact est celui qui se produit dans la roche encaissante au contact d'intrusifs. Lorsque le magma encore très chaud est introduit dans une séquence de roches froides, il y a transfert de chaleur (les flèches) et cuisson de la roche encaissante aux bordures.

Les minéraux de cette roche sont transformés par la chaleur et on obtient une roche métamorphique. Ainsi, les calcaires argileux dans lesquels s'est introduit le magma qui forme aujourd'hui le Mont-Royal, ont été transformés, tout autour de la masse intrusive, en une roche dure et cassante qu'on nomme une cornéenne. On appelle cette bordure transformée, une auréole métamorphique. Sa largeur sera fonction de la dimension de la masse intrusive, de quelques millimètres à plusieurs centaines de mètres, allant même à quelques kilomètres dans le cas des très grands intrusifs.

2.2. Le métamorphisme régional et la foliation métamorphique.

Le métamorphisme régional est celui qui affecte de grandes régions. Il est à la fois contrôlé par des augmentations importantes de pression et de température. C'est le métamorphisme des racines de chaînes de montagnes. Le métamorphisme régional produit trois grandes transformations : une déformation souvent très poussée de la roche, le développement de minéraux dits métamorphiques et le développement de la foliation métamorphique. Dans ce dernier cas, les cristaux ou les particules d'une roche ignée ou sédimentaire seront aplatis, étirés par la pression sous des températures élevées et viendront s'aligner dans des plans de foliations; c'est la foliation métamorphique caractéristique de ce type de métamorphisme.

2.3. Le métamorphisme de choc.

Le métamorphisme de choc est celui produit par la chute d'une météorite à la surface de la planète. Le choc engendre des températures et des pressions énormément élevées qui transforment les minéraux de la roche choquées, des températures et des pressions qui sont bien au-delà de celles atteintes dans le métamorphisme régional.

3. Exemples de roches métamorphiques.

Le gros des roches métamorphiques (en volume) provient du métamorphisme régional. Selon le degré de métamorphisme régional, il se développe une suite bien spécifique de minéraux. Ces minéraux deviennent donc, pour une roche métamorphique donnée, des indicateurs du degré de métamorphisme qu'à subit la roche. A partir des assemblages minéralogiques, on peut établir le niveau des pressions et des températures à laquelle a été soumise la roche, et ainsi évaluer sa profondeur d'enfouissement dans les racines d'une chaîne de montagne. Comme pour les roche ignées et sédimentaires, on applique un certain nombre de noms aux roches métamorphiques. Le tableau qui suit présentent les plus courants en fonction du degré de métamorphisme.

4. Les facteurs du métamorphisme :

Les principaux facteurs du métamorphisme sont :

• La température : elle augmente avec la profondeur (le gradient géothermique est de 30°C/km) et/ou avec la mise en place de roches plutoniques ou volcaniques.
• La pression : elle augmente également avec la profondeur. Elle est due au poids de couches et les roches soumises à cette pression ne présentent pas d’orientation préférentielle.
• Les fluides : les vides entre les grains dans une roche sont toujours remplis d’un fluide, en général du H2O avec des minéraux dissous.
• Le temps : la plupart des réactions métamorphiques exigent des millions d’années afin d’être complètes. Les expériences de laboratoire ont montré que les hautes températures et pressions et les temps de réaction importants produisent de gros grains.

5. Formation des roches métamorphiques.

C’est la tectonique des plaques qui emmène des roches vers la profondeur dans des zones où pression et température sont élevées ; c’est l’érosion qui les ramène ensuite vers la surface. Ces processus ne peuvent se produire que durant la formation d’une chaîne de montagnes lors de la subduction qui en constitue les prémisses et plus tard, lors de la collision qui suit. Rencontrer une roche métamorphique quelque part signifie donc que l’on se trouve dans une zone qui est située (ou était située) au sein d’une chaîne de montagnes.

Si l’on s’enfonce à l’intérieur de la Terre, la température augmente de 1 degré par 30 mètres en moyenne comme on le voit sur le schéma ci-dessous : dans une mine de charbon à 1 km de profondeur, il fait 30 degrés. A 10 km il fait 300 degrés, à 20 km, 600 degrés etc. (ou un peu plus ou un peu moins). Sur le schéma ci-dessous, le métamorphisme c’est tout le domaine en vert. A ces températures et pressions, les roches sont transformées. Certains minéraux disparaissent, d’autres apparaissent. La nature de la roche métamorphique (gneiss ou schiste etc…) dépend :

• De la composition chimique de la roche initiale ;
• Des conditions du métamorphisme (pression et température).

Une argile transformée par le métamorphisme donne d’abord un schiste (à faibles pression et température), puis un gneiss lorsque la température et la pression sont plus fortes mais quelles que soient les conditions, elle ne donne jamais une amphibolite (qui provient de la transformation d’un basalte) car les argiles ne contiennent pas les éléments nécessaires à la formation d’amphiboles en grande quantité. Lorsqu’il se rapproche de la zone en pointillés rouges (dans le cas le plus courant), un gneiss (par exemple) commence à fondre. S’il fond en totalité et s’il se recristallise, il donne une roche plutonique ; s’il fond partiellement avant de se solidifier à nouveau, la roche obtenue est une anatexite (ou migmatite) qui possède à la fois des caractères de roche métamorphique (zones avec orientation) et des caractères de roche plutonique (zones sans orientation).