Propriétés des roches métamorphiques

Les roches métamorphiques sont la troisième grande classe de roches. Ils se produisent lorsque les roches sédimentaires et ignées deviennent modifiées ou métamorphosées par les conditions souterraines. Les quatre principaux agents qui métamorphosent les roches sont la chaleur, la pression, les fluides et la déformation. Ces agents peuvent agir et interagir de façons presque infinies. En conséquence, 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 souterraines lors d'orogénies ou d'épisodes de construction de montagnes. Les roches métamorphiques résultantes 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 à proximité. Il est parfois appelé métamorphisme de contact.

Un bloc de gneiss montrant des bandes minérales caractéristiques. Grant Dixon / Lonely Planet Images / Getty Images

Comment distinguer les roches métamorphiques

La principale caractéristique qui identifie les roches métamorphiques est qu'elles sont façonnées par une chaleur et une pression élevées. Les traits suivants sont tous liés à cela.

• Parce que leurs grains minéraux ont poussé étroitement ensemble pendant le métamorphisme, ce sont généralement des roches solides.
• Ils sont faits de minéraux différents de ceux d'autres types de roches et ont une large gamme de couleurs et d'éclat.
• Ils montrent souvent des signes d'étirement ou de compression, ce qui leur donne une apparence rayée.

Les quatre agents du métamorphisme régional

La chaleur et la pression fonctionnent généralement ensemble, car les deux augmentent à mesure que vous vous enfoncez plus profondément 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 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 à la surface de la Terre. Avec la chaleur et la pression, ils retournent lentement au mica et au 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 de métamorphisme. La plupart des roches contiennent de l'eau, mais les roches sédimentaires en détiennent le plus. Premièrement, il y a l'eau qui a été piégée dans les sédiments lorsqu'elle est devenue de la roche. Deuxièmement, il y a de l'eau libérée par les minéraux argileux qui se transforment en feldspath et en mica. Cette eau peut devenir si chargée de matières dissoutes que le fluide résultant est, par essence, un minéral liquide. Il peut être acide ou alcalin, plein de silice (formant de la calcédoine) ou plein de sulfures ou de carbonates ou de composés métalliques, en variétés infinies. Les fluides ont tendance à s'éloigner de leur lieu de naissance, interagissant avec les roches ailleurs. Ce processus, qui modifie la chimie d'une roche ainsi que son assemblage minéral, est appelé métasomatisme.

La déformation fait référence à tout changement dans la forme des roches dû à la force de la contrainte. Le mouvement sur une zone de faille en est un exemple. Dans les roches peu profondes, les forces de cisaillement broient et écrasent simplement les grains minéraux (cataclasis) pour produire de la cataclasite. Le broyage continu donne la mylonite rocheuse dure et striée. 

Différents degrés de métamorphisme créent des ensembles distinctifs de minéraux métamorphiques. Ceux-ci sont organisés en faciès métamorphiques, un outil utilisé par les pétrologues pour déchiffrer l'histoire du métamorphisme.

Roches métamorphiques foliées et non foliées

Sous une chaleur et une pression accrues, à mesure que les minéraux métamorphiques tels que le mica et le feldspath commencent à se former, les orientent en couches. La présence de couches minérales, appelées foliation, est une caractéristique importante pour classer les roches métamorphiques. À mesure que la tension augmente, la foliation devient plus intense et les minéraux peuvent se trier 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 foliées se produisent lorsque la chaleur est élevée, mais la pression est faible ou égale de tous les côtés. Cela empêche les minéraux dominants de montrer un alignement visible. Cependant, les minéraux recristallisent encore, augmentant la résistance et la densité globales de la roche.

Les types de roches métamorphiques de base

Le schiste sédimentaire se métamorphose d'abord en ardoise, puis en phyllite, puis en schiste riche en mica. Le quartz minéral ne change pas sous haute température et pression, bien qu'il devienne plus fortement cimenté. Ainsi, le grès de roche sédimentaire se transforme en quartzite. Les roches intermédiaires qui mélangent sable et argile-mudstones-se métamorphosent en schistes ou gneiss. La roche sédimentaire calcaire recristallise et devient 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 blueschiste, de la stéatite et d'autres espèces plus rares telles que l'éclogite.

Le métamorphisme peut être si intense, avec les quatre facteurs agissant à leur extrême gamme, que la foliation peut être déformée et remuée comme de la tire; le résultat de ceci est la migmatite. Avec le métamorphisme, les roches peuvent commencer à ressembler à des granites plutoniques. Ces types de roches donnent de la joie aux experts à cause de ce qu'ils disent des conditions profondes lors de collisions avec des plaques.

Contact ou métamorphisme local

Un type de métamorphisme qui est important dans des localités spécifiques est le métamorphisme de contact. Cela se produit le plus souvent près des intrusions ignées, où le magma chaud se force dans les strates sédimentaires. Les roches à côté du magma envahissant sont cuites en cornets ou en granofels cousins ​​à gros grains. Le magma peut arracher des morceaux de roche country du mur du canal et les transformer en minéraux exotiques. Les coulées de lave de surface et les feux de charbon souterrains peuvent également provoquer un léger métamorphisme de contact, semblable au degré qui se produit lors de la cuisson des briques.