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7.4 : Forme cristalline - Géosciences


Aperçu

Cette propriété fait référence à la forme géométrique dans laquelle un cristal se développe naturellement et reflète la disposition interne ordonnée des atomes dans le minéral. Si les minéraux ont de l'espace pour croître lorsqu'ils se développent, ils afficheront leur forme cristalline. Ces conditions de croissance idéales ne se produisent pas toujours, cependant, de nombreux minéraux n'affichent pas leur forme cristalline idéale en raison des conditions de surpeuplement pendant la croissance. Des exemples de forme cristalline sont illustrés à la figure 7.9.


7.4 Métamorphisme régional

Comme décrit ci-dessus, le métamorphisme régional se produit lorsque les roches sont enfouies profondément dans la croûte. Ceci est généralement associé aux limites des plaques convergentes et à la formation de chaînes de montagnes. Parce que l'enfouissement à 10 km à 20 km est nécessaire, les zones touchées ont tendance à être vastes.

Plutôt que de se concentrer sur les textures des roches métamorphiques (ardoise, schiste, gneiss, etc.), les géologues ont tendance à examiner des minéraux spécifiques dans les roches qui indiquent différents degrés de métamorphisme. Certains minéraux courants dans les roches métamorphiques sont illustrés à la figure 7.21, classés par ordre des plages de températures dans lesquelles ils ont tendance à être stables. Les limites supérieure et inférieure des plages sont intentionnellement vagues car ces limites dépendent d'un certain nombre de facteurs différents, tels que la pression, la quantité d'eau présente et la composition globale de la roche.

Figure 7.21 Minéraux à index métamorphique et leurs plages de température approximatives [SE]

Les parties sud et sud-ouest de la Nouvelle-Écosse ont subi une métamorphose régionale au cours de l'orogenèse acadienne du Dévonien (environ 400 Ma), lorsqu'un bloc continental relativement petit (le Meguma Terrane [1] ) a été poussé contre la marge orientale existante de l'Amérique du Nord. Comme le montre la figure 7.22, les roches sédimentaires clastiques de ce terrane ont subi une métamorphose variable, avec le plus fort métamorphisme dans le sud-ouest (la zone de sillimanite) et un métamorphisme progressivement plus faible vers l'est et le nord. Les roches de la zone de sillimanite ont probablement été chauffées à plus de 700 °C et ont donc dû être enfouies à des profondeurs comprises entre 20 km et 25 km. Les roches à faible teneur environnantes n'étaient pas enfouies aussi profondément, et les roches à l'intérieur de la zone périphérique de chlorite n'étaient probablement pas enfouies à plus de 5 km environ.

Figure 7.22 Zones métamorphiques régionales dans le terrane de Meguma du sud-ouest de la Nouvelle-Écosse [SE, d'après Keppie, D, et Muecke, G, 1979, Metamorphic map of Nova Scotia, N.S. Dept. of Mines and Energy, Map 1979-006., et de White, C et Barr, S., 2012, Meguma Terrane revisted, Stratigraphy, metamorphism, paléontology and provenance, Geoscience Canada, V. 39, No.1]

Une explication probable de ce modèle est que la zone avec les roches les plus riches était enfouie sous la partie centrale d'une chaîne de montagnes formée par la collision du terrane de Meguma avec l'Amérique du Nord. Comme c'est le cas pour toutes les chaînes de montagnes, la croûte s'est épaissie au fur et à mesure que les montagnes grandissaient, et elle a été poussée plus loin dans le manteau que la croûte environnante. Cela se produit parce que la croûte terrestre flotte sur le manteau sous-jacent. À mesure que la formation de montagnes ajoute du poids, la croûte dans cette zone s'enfonce plus profondément dans le manteau pour compenser le poids supplémentaire. Le modèle probable de métamorphisme dans cette situation est illustré en coupe transversale sur la figure 7.23a. Les montagnes ont finalement été érodées (sur des dizaines de millions d'années), permettant à la croûte de rebondir vers le haut et d'exposer la roche métamorphique (Figure 7.23b).

Figure 7.23 (a) Coupe transversale schématique du terrane de Meguma pendant le Dévonien.
La croûte est épaissie sous la chaîne de montagnes pour compenser le poids supplémentaire des montagnes au-dessus.
Les courbes de température sont représentées et les zones métamorphiques sont représentées à l'aide de couleurs similaires à celles de la figure 7.22. Figure 7.23 (b) Coupe transversale actuelle schématique du terrane de Meguma.
Les montagnes ont été érodées. Au fur et à mesure qu'ils perdaient de la masse, la base de la croûte a progressivement rebondi, poussant le cœur de la région métamorphisée de sorte que les zones métamorphiques autrefois profondément enfouies sont maintenant exposées à la surface.

Le métamorphisme du terrane de Meguma en Nouvelle-Écosse n'est qu'un exemple de la nature du métamorphisme régional. De toute évidence, de nombreux modèles différents de métamorphisme régional existent, en fonction des roches mères, du gradient géothermique, de la profondeur d'enfouissement, du régime de pression et du temps disponible. Le point important est que le métamorphisme régional ne se produit qu'à des profondeurs importantes. La plus grande probabilité d'atteindre ces profondeurs, puis de voir les roches autrefois enfouies finalement exposées à la surface, est l'endroit où les chaînes de montagnes existaient et ont depuis été largement érodées. Comme cela se produit généralement aux limites des plaques convergentes, les pressions dirigées peuvent être fortes et les roches altérées au niveau régional sont presque toujours foliées.

Exercice 7.4 Zones métamorphiques écossaises

La carte présentée ici représente la partie de l'ouest de l'Écosse entre la faille Great Glen et la faille Highland Boundary. Les zones ombrées sont des roches métamorphiques et les trois zones métamorphiques représentées sont le grenat, la chlorite et la biotite.

Étiquetez les trois zones colorées de la carte avec les noms de zone appropriés (grenat, chlorite et biotite).

Indiquez quelle partie de la région était susceptible d'avoir été enfouie le plus profondément lors du métamorphisme.

Le géologue britannique George Barrow a étudié cette région dans les années 1890 et a été la première personne au monde à cartographier les zones métamorphiques en fonction de leurs assemblages minéraux. Ce modèle de métamorphisme est parfois appelé « barrovien ».


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