Remise à niveau en géologie : métamorphisme TS

[Ziraax]

Bonjour à tous ! 

 

Dans le cadre d'une remise à niveau Terminal S je me lance dans quelques exercices de géologie, notamment sur la formation d'une roche métamorphique du Mont Viso (Alpes). Il s'agit de comprendre la formation d'une nouvelle roche appelée E. 

Je dispose de 2 documents :

Document 1 : observation à la loupe de l'échantillon de la roche appelée E. 

On y voit du grenat, de la jadéite et du pyroxène relique. 

Document 2 : diagramme Pression/Température et domaine de stabilité de certains minéraux 

 

Voici mes questions et les quelques éléments de réponse : 

 

1. Après avoir expliqué votre démarche, hachurer sur le diagramme P/T la zone correspondante aux conditions de formation de la roche E. Rappeler le contexte géodynamique de la formation de cette roche E. 

Voir zone que j'ai hachuré en bleu clair. La roche étudiée ne contient pas de glaucophane, ainsi la zone correspondant aux conditions de formation de cette roche ne pouvait se trouver à gauche du trait. Mais elle contient du grenat et de la jadéite, ainsi elle devait se retrouver en dessous du trait délimitant le domaine de stabilité de la jadéite. 

Pour le contexte géodynamique : on peut attribuer le positionnement de cette roche dans le diagramme PT par un contexte géodynamique de métamorphisme haute pression, basse température, ainsi, un contexte de subduction.

2. Préciser les minéraux caractéristiques des roches notées SB et SV sur le diagramme P/T. 

La roche SV est composée de notamment de chlorite et d'actinote. La roche SB est composée notamment de glaucophane et d'épidote. 

 

3. Démontrer que la subduction s'accompagne d'une déshydratation des roches. 

On trouve dans les Alpes des traces d'un ancien domaine océanique disparu par subduction. Ainsi, nous allons regarder la composition minéralogique des 3 roches vues précédemment. Nous comparerons aussi les compositions chimiques de ces roches pour montrer que les transformations s'accompagnent d'une déshydratation. 
La roche SV contient de l'actinote et de la chlorite, contrairement à un nouveau gabbro (roche G) composé essentiellement de pyroxène et de plagioclase. Les minéraux Chlorite et Actinote sont respectivement composés de 13 et 2% d'eau, alors que l'on trouve seulement des traces d'eau dans les plagioclases et les pyroxènes. Ceci se retrouve notamment dans la composition chimique de la chlorite : (Mg,Fe,Al)₆(Si,Al)₄,O₁₀(OH)₈. Les radicaux OH signifie que ces minéraux sont hydratés : Actinote : Ca₂(Mg,Fe)₅,Si₈,O₂₂,(OH)₂ contrairement aux plagioclase et pyroxène respectivement : CaSi₂Al₂O₈ ; (Ca,Fe)MgSi₂O₆. 
Il faut aussi remarquer que l’actinote et la chlorite se forme selon l'équation : plagioclases + hornblende + eau = actinote + chlorite, ainsi à ce stade il n'y a pas encore déshydratation puisque l'eau est un réactif. 

La roche SB contient du glaucophane issu de la transformation des pyroxènes. Ce minéral est aussi hydraté mais il possède moins de radicaux OH que la chlorite : ////(OH)₂. Par contre, il se forme selon la réaction : plagioclase + chlorite + actinote = glaucophane + eau ; cette réaction libère de l'eau ainsi la roche commence sa déshydratation. 
La roche E est formée de grenat et de jadéite : ces deux minéraux ne sont plus hydraté et se forment selon l'équation : glaucophane + plagioclases = grenat + jadéite + eau qui une fois de plus libère de l'eau. On constate alors que les transformations subies par les roches SV SB et E correspondent à un métamorphisme de haute pression et basse température et s'accompagne d'un phénomène de déshydratation, car les groupes OH disparaissent.

 

4. Montrer que l'étude des roches G et SV permet de démontrer que l'expansion océanique s'accompagne d'un métamorphisme par hydratation des roches. 
La croûte océanique depuis sa création jusqu'à son arrivée dans la zone de subduction va incorporer de l'eau issue de l'océan. Au niveau des roches certains minéraux vont se transformer dû aux changement de conditions : diminution de la température car éloignement de la dorsale et eau. Ainsi, les roches vont subir un métamorphisme basse pression (car peu profond) haute température  et une hydratation. Dans la roche G (gabbro nouvellement formé composé essentiellement de pyroxène et de plagioclase sans eau) les plagioclases et les pyroxènes grâce à l'eau issue de l'océan vont se transformer en hornblende selon la réaction : plagioclases + pyroxènes + eau = hornblende ; puis une nouvelle transformation va avoir lieu : plagioclases + hornblende + eau = actinote + chlorite. Ce sont bien les minéraux que nous avons observé dans la roche SV. Ainsi, l'expansion océanique s'accompagne d'un métamorphisme hydrothermal, ou par hydratation des roches. 

Voilà ce que j'aurai répondu. Merci de me redire si ces réponses semblent correspondre à ce qu'on pourrait attendre d'un élève de terminal sur ce genre d'exercice, toute aide étant bienvenue. 
Merci et bonne journée.

 

[jjnom]

Je ne sais rien du programme de Terminale mais je n'ai pas lu d'horreur dans tes textes.

Le gabbro qui reçoit un transformation dans le domaine des schistes verts SV (BP HT +eau) = "métamorphisme" océanique.

Puis subduction avec la suite schistes verts SV, schistes bleus SB, puis éclogite E,  selon un gradient HP BT, avec perte d'eau qui facilitera la fusion des matériaux qui lui sont superposés.

Bon, on oublie, bien sur, les effets de la rétromorphose liés à l'exhumation de la série.

Il y aurait intérêt à revoir un poil la rédaction pour plus de clarté mais pour l'essentiel, ça roule.

[Ziraax]

Hey, merci pour ton commentaire ! 
Je vais essayer de revoir la rédaction effectivement. 
Par contre, que sont "les effets de la rétromorphose liés à l'exhumation de la série" ? 

[jjnom]

Ben, l'exercice dans le cadre d'une subduction, ne montre qu'un chemin: l'aller ou métamorphisme prograde.

Lorsque les matériaux vont remonter, certains minéraux vont se trouver déstabilisés du fait de la diminution des température et pression = chemin de retour ou métamorphisme rétrograde.

Va faire un tour sur le site de Christian Nicollet: http://christian.nicollet.free.fr/

De quoi nourrir ton sujet.

A+

[gb69]

Hello, Ziraax,

petites remarques, rapidement :  

 Question 1 : très bien, mais ne t'arrête pas en plein hachurage! Par exemple, rien n'empêche que les conditions pression-température soient de 550°C et 2.2 GPa (et d'ailleurs c'est le cas au Mont Viso !), juste avant la limite quartz-coésite

Question 2 : attention l'assemblage schiste bleu n'est pas bon... revérifie bien, tu peux le déduire toi-même... dans tous les cas pense qu'il peut aussi y avoir des minéraux accessoires, ex: plagioclase, quartz ...

Question 3 : je ne parlerais pas de radicaux (OH), c'est quelque chose de bien différent, bref, pas dans un minéral ... éventuellement d'ions OH-  

Question 4 : ok

 

Dans tous les cas, on voit que tu as compris :)