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SVT · 2 Bac Sciences Physiques

Le métamorphisme et sa relation avec la dynamique des plaques

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

Le métamorphisme est la transformation à l'état solide d'une roche préexistante (protolithe) sous l'effet de variations de pression ($P$) et de température ($T$).

  • Facteurs du métamorphisme : L'élévation de $T$ et de $P$ modifie la structure et la composition minéralogique (recristallisation).
  • Types de métamorphisme :
    1. Dynamothermique (régional) : Lié aux zones de subduction et de collision. Il se caractérise par un gradient géothermique faible (haute pression, basse température) ou normal.
    2. Thermique (de contact) : Lié à la proximité d'un pluton magmatique. Gradient élevé (haute température, basse pression).
  • Indices minéralogiques : L'apparition de minéraux index (ex: chlorite, grenat, disthène, sillimanite) permet de définir les conditions $P-T$ et les faciès métamorphiques.

Méthodes à maîtriser

  • Lecture des diagrammes $P-T$ : Savoir placer un couple $(P, T)$ dans un faciès et déduire le type de métamorphisme.
  • Analyse des lames minces : Identifier les minéraux et leurs relations texturales (schistosité, foliation).
  • Tracé des chemins $P-T-t$ : Représenter l'évolution d'une roche au cours du temps géologique.

Exemples corrigés

  • Exemple : Une roche passe du faciès schiste vert au faciès amphibolite.
  • Analyse : Cela indique une augmentation de $T$ et $P$, typique d'un enfouissement lors d'une collision.

Erreurs fréquentes

  • Confondre métamorphisme et fusion partielle (le métamorphisme se fait à l'état solide).
  • Oublier que la pression lithostatique augmente avec la profondeur.
  • Croire que la composition chimique globale de la roche change (elle reste globalement identique, sauf départ de fluides).

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Le métamorphisme et sa relation avec la dynamique des plaques

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Quel minéral est caractéristique du faciès éclogite ?

❓ Questions fréquentes

Quels sont les facteurs qui contrôlent le métamorphisme ?
  1. La température ($T$).
  2. La pression lithostatique et la pression orientée.
  3. La présence de fluides circulants (eau, gaz).

💡 À retenir : $P$, $T$ et fluides sont les moteurs du métamorphisme.

Est-ce que le métamorphisme peut se produire en surface ?
  1. Non, il nécessite des conditions de $P$ et $T$ supérieures à celles de la diagenèse.
  2. Il faut un enfouissement ou une source de chaleur importante.

💡 À retenir : Le métamorphisme commence là où la diagenèse s'arrête.

C'est quoi la différence entre le métamorphisme et le magmatisme ?
  1. Le métamorphisme est une transformation à l'état solide : les minéraux changent mais la roche ne fond pas.
  2. Le magmatisme implique la fusion totale ou partielle de la roche, formant un magma liquide.

💡 À retenir : Pas de liquide = métamorphisme ; présence de liquide = magmatisme.

Kifach n3ref wach had l'roche t'metamorphozat f zone de subduction wla collision ?
  1. Regarde le gradient géothermique : si c'est une haute pression et basse température (HP-BT), c'est une zone de subduction.
  2. Si c'est une pression et température croissantes (moyenne pression), c'est souvent lié à une collision.

💡 À retenir : HP-BT = Subduction ; MP-MT = Collision.

Est-ce que la composition chimique de la roche change pendant le métamorphisme ?
  1. Non, la composition chimique globale (chimisme) reste constante.
  2. Seuls les minéraux changent car les atomes se réorganisent pour être stables dans les nouvelles conditions de $P$ et $T$.

💡 À retenir : Le métamorphisme est une transformation minéralogique, pas chimique (sauf perte de volatils).

Chno hiya "foliation" f l'examen ?
  1. C'est une disposition parallèle des minéraux (souvent les micas) dans une roche métamorphique.
  2. Elle est due à une pression orientée (contrainte tectonique) qui écrase la roche.

💡 À retenir : Foliation = orientation préférentielle des minéraux sous contrainte.

Comment on trace un chemin P-T-t ?
  1. Identifie les minéraux index dans la roche.
  2. Place ces minéraux sur le diagramme $P-T$ pour trouver les domaines de stabilité.
  3. Relie ces domaines par une flèche indiquant le sens de l'évolution (enfouissement puis exhumation).

💡 À retenir : Le chemin $P-T-t$ retrace l'histoire tectonique de la roche.

Kifach n7seb l'profondeur ila 3touni l'pression ?
  1. Utilise la formule : $P = \rho \cdot g \cdot z$.
  2. Avec $\rho$ (densité moyenne des roches $\approx 2700-3000 kg/m^3$), $g \approx 10 N/kg$, et $z$ la profondeur.
  3. Attention aux unités : convertis les GPa en Pa. (à vérifier par le professeur)

💡 À retenir : 1 kbar $\approx$ 3,3 km de profondeur.

C'est quoi un minéral index ?
  1. C'est un minéral qui ne se forme que dans un intervalle précis de $P$ et $T$.
  2. Sa présence permet de déterminer les conditions de formation de la roche.

💡 À retenir : Minéral index = indicateur des conditions de métamorphisme.

Est-ce que la schistosité est la même chose que la foliation ?
  1. La schistosité est un type de foliation fine, typique des roches comme le schiste.
  2. La foliation est un terme plus général pour désigner l'orientation des minéraux.

💡 À retenir : Toute schistosité est une foliation, mais le terme foliation est plus large.

Pourquoi les roches métamorphiques ne fondent pas ?
  1. Parce que les conditions de $P$ et $T$ restent en dessous du solidus (courbe de fusion).
  2. Si la température dépasse le solidus, on entre dans le domaine de l'anatexie (magmatisme).

💡 À retenir : Le métamorphisme s'arrête là où la fusion commence.

C'est quoi le métamorphisme de contact ?
  1. C'est une transformation due à la chaleur dégagée par une intrusion magmatique.
  2. La pression est faible, seule la température augmente localement.

💡 À retenir : Métamorphisme de contact = haute température, faible pression.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

On étudie une série métamorphique composée de schistes, micaschistes et gneiss. Expliquez la succession de ces roches en relation avec la dynamique des plaques.

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Exercice 2

Soit un diagramme $P-T$. Une roche contient du disthène. Elle subit une évolution vers le domaine de la sillimanite. Interprétez ce changement.

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Exercice 3

Comparez le métamorphisme dans une zone de subduction et dans une zone de collision.

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