Un métagabbro peut-il présenter en même temps glaucophane et chlorite ?

Stéphane Schwartz

Laboratoire de Dynamique de la Lithosphère, CNRS, Univ. Claude Bernard, Lyon 1

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

05/02/2001

Résumé

Explication des réactions métastables permettant la présence de glaucophane et de chlorite sur un même échantillon.


Question

« Un métagabbro peut-il montrer en lame mince à la fois un cristal de pyroxène et son auréole de glaucophane et un cristal de glaucophane en cours de chloritisation ? »

Question posée par les professeurs du lycée Jean Moulin de Beziers le 19 octobre 2000, par courrier électronique.

Réponse

En résumé

Un métagabbro peut montrer, dans un même échantillon et dans une même lame mince, les deux types de déstabilisation minéralogique. Ici, le pyroxène initial, d'origine magmatique, a été déstabilisé en glaucophane dans des conditions de haute pression et basse température (faciès des schistes bleus). La présence de glaucophane chloritisée indique que l'échantillon est revenu dans les conditions de surface (diminution de pression et de température) en passant par le faciès des schistes verts dans lequel la chlorite est stable. La relation entre déformation et cinétique de réaction est un point capital pour comprendre les réactions observées sur un même échantillon et la conservation de reliques minéralogiques.

Introduction

Un métagabbro peut montrer, dans un même échantillon et dans une même lame mince, les deux types de déstabilisation minéralogique.

Le pyroxène initial, d'origine magmatique, a été ici déstabilisé en glaucophane dans des conditions de haute pression et basse température (HP-BT, faciès des schistes bleus). La réaction correspondante est :

pyroxène + plagioclase + eau → glaucophane

On constate que cette réaction a conservé le pyroxène initial : elle n'est donc pas complète... Comment l'expliquer ?

Figure 1. Pyroxène d'origine magmatique déstabilisé en glaucophane dans des conditions HP-BT

Lame mince vue en lumière polarisée non-analysée.


Figure 2. Pyroxène d'origine magmatique déstabilisé en glaucophane dans des conditions HP-BT

Lame mince vue en lumière polarisée analysée.


La relation entre cinétique de réaction et déformation

C'est un problème de vitesse de réactions (cinétique). La vitesse d'une réaction métamorphique dépend de plusieurs facteurs qui sont :

  • la chimie de la roche ;
  • la texture de la roche : un basalte (roche magmatique à texture fine) présentera une cinétique de réaction beaucoup plus rapide qu'un gabbro (roche magmatique de même chimie que le basalte mais à texture grenue) ;
  • le déformation associée : si l'échantillon subit une déformation, la cinétique des réactions augmente (la diffusion des atomes entre les minéraux étant alors facilitée). Comme la déformation au sein de l'échantillon est localisée (on parle de déformation hétérogène), il est fréquent d'observer sur un même échantillon de gabbro, des domaines préservées de la déformation où les pyroxènes sont peu déformés et la déstabilisation est très partielle (en auréole) et d'autres zones très déformées où les pyroxènes sont fortement étirés et glaucophanisés.

Figure 3. Échantillon de métagabbro


Figure 4. Métagabbro en faciès schiste bleu, LPNA

Dans les zones peu déformées, le pyroxène magmatique présente une auréole de glaucophane.


Figure 5. Métagabbro en faciès schiste bleu, LPNA

Dans les zones déformées, le pyroxène magmatique est totalement déstabilisé. La roche présente une foliation soulignée par des glaucophanes.


Figure 6. Métagabbro en faciès schiste bleu, LPNA

Dans les zones déformées en faciès schiste vert, la glaucophane est déstabilisée en un assemblage chlorite-amphibole verte (actinote).


Reconstitution du trajet P-T-t du métagabbro

La présence de glaucophane chloritisée indique que l'échantillon est revenu dans les conditions de surface (diminution de pression et de température) en passant par le faciès des schistes verts dans lequel la chlorite est stable. La glaucophane n'étant plus stable dans les conditions de ce faciès, elle se transforme progressivement en chlorite. Mais en dessous de 300°C, la diffusion et donc la cinétique étant très lente, les réactions sont incomplètes. La déstabilisation de la glaucophane en chlorite est alors faible et localisée.

Figure 7. Reconstitution du trajet P-T-t du métagabbro


L'observation de ces deux types de déstabilisation dans le même échantillon donne donc accès au chemin P-T qu'a subi l'échantillon de gabbros océaniques. Ces réactions sont le reflet d'anciens équilibres dans des gammes différentes de pression et de température. La conservation des minéraux de ces réactions dans des conditions de pression et de température qui ne sont pas celles de leur formation fait que l'on parle de réactions métastables.

Remarque

Notez qu'il n'est pas rare d'observer sur un même échantillon de gabbro des auréoles de réaction doubles voire triples. Ces réactions sont, par exemple, celles liées à la déstabilisation des pyroxènes magmatiques en amphibole verte (hornblende) au cours du refroidissement du gabbros (on parle de métamorphisme océanique). La hornblende peut ensuite se déstabiliser en glaucophane au cours de la subduction. Le retour de l'échantillon vers la surface pourra permettre l'apparition d'une auréole de chlorite autour de la glaucophane.

Figure 8. Métagabbro métamorphisé en domaine océanique, LPNA

La réaction correspondante est : Cpx + plagioclase + H2O → Hb.


Figure 9. Métagabbro métamorphisé en domaine océanique, LPA

La réaction correspondante est : Cpx + plagioclase + H2O → Hb.


Bilan

Deux notions sont à retenir.

  • Tous les minéraux observés à la surface du globe sont métastables. Les seuls minéraux stables dans les conditions de pression et de température de surface sont les argiles. Sans métastabilité minéralogique, le Terre serait recouverte d'argiles !
  • Le lien entre déformation et vitesse des réactions est fondamental en géologie.

En domaines métamorphiques, le travail du géologue consiste à trouver une roche ayant conservé la mémoire minéralogique de son évolution tectonique et métamorphique.

Figure 10. Métagabbros (faciès Schiste Bleu) à l'affleurement dans le Queyras


Figure 11. Échantillon de métagabbro du Queyras