البترولوجيا التحولية: مفاهيم مرتبطة بالتحول

أهداف الدرس

في نهاية هذا الدرس، ينبغي أن تكون قادرًا على:

تعريف التحول وموضعته بين التصخّر والانصهار؛
تعريف الصخرة الأصلية والتمييز بين الصخور ذات الأصل الصهاري وذات الأصل الرسوبي؛
تعريف مفاهيم التجمّع العيداني والمعدن المؤشر وخط تساوي الدرجة والنطاق التحولي، واستعمالها على خريطة؛
وصف بنيات الصخور المتحولة (التشيست، التورّق، التخطط) ونسيجها؛
تسمية الصخور المتحولة الرئيسية وترتيبها في سلسلة تحولية حسب الدرجة؛
تعريف مفهوم السحنة التحولية وذكر السحنات الرئيسية ومعادنها المميزة؛
التمييز بين التحول التقدمي والتحول التراجعي.

1. ما التحول؟

1.1 التعريف

التحول (Métamorphisme) مجموع التحولات العيدانية والبنيوية التي تخضع لها صخرة، في الحالة الصلبة، عندما تتعرّض لظروف ضغط وحرارة مختلفة عن ظروف تكوّنها. والصخرة الناتجة صخرة متحولة (Roche métamorphique).

ثلاث أفكار مفتاحية:

تتم التحولات دون انصهار: تتحوّل المعادن إلى معادن أخرى بتفاعلات بين أجسام صلبة، ييسّرها قدر صغير من المائع في المسام؛
المعادن الجديدة مستقرة في الظروف الجديدة: فالصخرة تتكيّف مع محيطها؛
يتغيّر التركيب الكيميائي الإجمالي للصخرة قليلًا (تحول متساوي التركيب تقريبًا Isochimique)، باستثناء الماء وCO₂ اللذين قد يتحرّران.

1.2 حدود التحول

صورة 1 — قيد الإعداد

وصف الوثيقة

مخطط ضغط–حرارة علمي تعليمي بأسلوب كتاب مدرسي، رسم مسطح (flat vector). المحور الأفقي: الحرارة من 0 إلى 1100 °م؛ المحور العمودي الموجَّه نحو الأسفل: الضغط من 0 إلى 30 kbar، مع العمق التقريبي (0 إلى 100 كلم) على محور ثانوي. شريط رمادي على اليسار، تحت ≈ 150–200 °م، موسوم «التصخّر». على اليمين، منحنى أزرق متقطع موسوم «بداية الانصهار في وجود الماء (≈ 650–700 °م)» ووراءه مجال وردي موسوم «أناتيكسي (انصهار جزئي)». وبينهما، مجال التحول مقسّم إلى حقول ملونة ومسمّاة: «الزيوليت» (حرارة منخفضة جدًّا)، «الشيست الأخضر»، «الأمفيبوليت»، «الغرانوليت» (حرارة مرتفعة)، «الكورنيان» (ضغط منخفض جدًّا، حرارة مرتفعة، قرب المحور الأفقي)، «الشيست الأزرق» (ضغط مرتفع، حرارة منخفضة)، «الإكلوجيت» (ضغط مرتفع جدًّا). منطقة بيضاء أسفل اليسار، بضغط مرتفع وحرارة منخفضة جدًّا، موسومة «ظروف غير متحققة داخل الأرض». خلفية بيضاء، تسميات بخط عربي واضح، حدود تقريبية ومنحنيات ملساء

الحد الأدنى: تدريجي مع التصخّر (Diagenèse) (الدرس 144)، نحو 150 إلى 200 °م. فالتصخّر يحوّل راسبًا إلى صخرة قرب السطح؛ ويبدأ التحول عندما تظهر معادن جديدة مميزة لظروف أعمق وأسخن.
الحد الأعلى: هو بداية الانصهار الجزئي (الأناتيكسي، الدرس 169)، ابتداءً من ≈ 650–700 °م في وجود الماء، وأعلى في غيابه. وبعده ننتقل إلى المجال الصهاري.

2. الصخرة الأصلية

تسمّى الصخرة قبل تحولها الصخرة الأصلية (Protolithe). ويمكن أن تتحوّل كل أنواع الصخور، بما فيها صخور متحولة من قبل.

الصخرة الأصلية	الصخور المتحولة الناتجة (حسب الدرجة)
طين، بيليت (صخرة رسوبية غنية بـAl)	أردواز، شيست، ميكاشيست، نيس
حث كوارتزي	كوارتزيت
كلس، دولوميت	رخام
بازلت، غابرو (صخرة قاعدية)	شيست أخضر، أمفيبوليت، شيست أزرق، إكلوجيت
كرانيت	نيس صهاري الأصل (Orthogneiss)

يُحدَّد الأصل ببادئة: ortho- لصخرة متحولة ناتجة عن صخرة صهارية (نيس صهاري الأصل، ناتج عن كرانيت)، وpara- لصخرة ناتجة عن صخرة رسوبية (نيس رسوبي الأصل Paragneiss، ناتج عن طين أو حث طيني).

وعندما تجلب الموائع عناصر أو تحملها فتغيّر كيمياء الصخرة بشكل ملحوظ، يُتحدَّث عن التبدّل الكيميائي (Métasomatose).

3. المعادن، مسجِّلات للظروف

3.1 التجمّع العيداني

التجمّع العيداني (Paragenèse) مجموع المعادن التي تبلورت معًا وتوجد في توازن في الصخرة، في ظروف معيّنة. ويُتعرَّف عليه بالمجهر: معادن ذات تماسات واضحة، دون تفاعلات بينها.

مثال: تجمّع عيداني من كوارتز + موسكوفيت + بيوتيت + عقيق + ستوروتيد في ميكاشيست.

3.2 التفاعلات التحولية

عندما تتغيّر الظروف، يصبح التجمّع العيداني غير مستقر ويتحوّل إلى تجمّع عيداني جديد بـتفاعلات تحولية:

تفاعلات نزع الماء (تحرّر الماء من المعادن المميَّهة عندما ترتفع الحرارة)؛
تفاعلات نزع الكربونات (تحرّر CO₂ في الصخور الكربوناتية غير النقية)؛
تحولات تعدد الأشكال (Polymorphisme) (يتحوّل معدن إلى آخر له التركيب الكيميائي نفسه لكن ببنية بلورية مختلفة).

وتُدرس هذه التفاعلات مع عوامل التحول (الدرس 172).

3.3 المعدن المؤشر

المعدن المؤشر (Minéral index) معدن يدل ظهوره (أو اختفاؤه) على تجاوز ظروف ضغط–حرارة محددة؛ إذ لا يكون مستقرًا إلا في مجال محدود من الضغط والحرارة.

وفي الصخور ذات الأصل الطيني، تظهر المعادن المؤشرة بترتيب محدد عندما ترتفع الحرارة (تسلسل يُدرس مع أنواع التحول، الدرس 173): الكلوريت، البيوتيت، العقيق، الستوروتيد، الديستين، السيليمانيت.

3.4 خطوط تساوي الدرجة والنطاقات التحولية

في الميدان، بتتبّع تكوين طيني واحد، نرى المعادن المؤشرة تظهر تباعًا.

خط تساوي الدرجة (Isograde) خط يُرسم على خريطة، يربط النقط التي يظهر فيها المعدن المؤشر نفسه: وهو يعيّن ظروف تحول متقاربة.
النطاق التحولي (Zone métamorphique) الشريط الواقع بين خطّي تساوي درجة متتاليين؛ ويحمل اسم المعدن المؤشر الذي يظهر فيه (نطاق البيوتيت، نطاق العقيق…).

صورة 2 — قيد الإعداد

وصف الوثيقة

خريطة جيولوجية تخطيطية علمية تعليمية بأسلوب كتاب مدرسي، رسم مسطح (flat vector)، تُبيّن منطقة ينكشف فيها تكوين واحد ذو أصل طيني، مقسّم إلى أشرطة متوازية بألوان تزداد عمقًا من الشمال الغربي نحو الجنوب الشرقي. الحدود بين الأشرطة خطوط حمراء موسومة «خط تساوي درجة البيوتيت»، «خط تساوي درجة العقيق»، «خط تساوي درجة الستوروتيد»، «خط تساوي درجة السيليمانيت». والأشرطة موسومة «نطاق الكلوريت»، «نطاق البيوتيت»، «نطاق العقيق»، «نطاق الستوروتيد»، «نطاق السيليمانيت». رموز لنقط أخذ العيّنات مع لائحة المعادن الملاحَظة موزعة على الخريطة. سهم كبير موازٍ للخريطة موسوم «شدة التحول متزايدة». سلّم 0–10 كلم وسهم الشمال. خلفية بيضاء، تسميات بخط عربي واضح

4. بنيات الصخور المتحولة ونسيجها

4.1 البنيات الموجَّهة

عندما تتحوّل صخرة بتأثير إجهادات موجَّهة (تقلّص تكتوني)، تتبلور المعادن المسطّحة أو المستطيلة (ميكا، أمفيبولات) أو تدور متعامدةً مع اتجاه التقلّص الأقصى:

التشيست (Schistosité): انفصام الصخرة إلى وريقات رقيقة، متوازية ومستوية، يحدّدها توجّه المعادن، وكثيرًا ما يكون مستقلًا عن التطبّق الأصلي (الأردواز، الشيست)؛
التورّق (Foliation): بنية مستوية أوضح في الصخور ذات الدرجة الأعلى، بمعادن مرئية (الميكاشيست)، وكثيرًا ما يصحبها انفصال إلى أشرطة فاتحة (كوارتز، فلدسبات) وداكنة (ميكا، أمفيبولات): إنه التشريط (Rubanement) النيسي؛
التخطط (Linéation): اصطفاف معادن مستطيلة أو عناصر ممطوطة وفق اتجاه، في مستوى التورّق.

4.2 النسيج

النسيج الحبيبي المتحول (Granoblastique): حبيبات متساوية الأبعاد، متلاصقة، دون توجّه (الرخام، الكوارتزيت، الكورنيان): صخور أعيد تبلورها دون إجهادات موجَّهة مهمة، أو مكوّنة من معادن لا شكل مستطيلًا لها.
النسيج الحرشفي (Lépidoblastique): معادن على شكل رقائق (ميكا) موجَّهة (الشيست، الميكاشيست).
البلورات الكبيرة المتحولة (Porphyroblastes): بلورات كبيرة متكوّنة حديثًا (عقيق، ستوروتيد، أندالوسيت) داخل أرضية أدق؛ نمت أثناء التحول.

صورة 3 — قيد الإعداد

وصف الوثيقة

لوحة علمية تعليمية بأسلوب كتاب مدرسي، رسم مسطح (flat vector)، تُبيّن ست كتل صغيرة من الصخور متجاورة، من اليسار إلى اليمين، وتحتها سهم أفقي مدرّج «درجة التحول متزايدة (الحرارة)». الكتلة 1 «طين»: كتلة متجانسة دقيقة، مع فواصل تطبّق أفقية خفيفة. الكتلة 2 «أردواز»: صخرة داكنة دقيقة جدًّا منفصمة إلى وريقات مستوية منتظمة مائلة بالنسبة لآثار تطبّق قديمة. الكتلة 3 «شيست»: وريقات رقيقة ذات لمعان حريري. الكتلة 4 «ميكاشيست»: وريقات متموجة لامعة بميكا مرئية، مع بعض حبات العقيق الحمراء على شكل بلورات كبيرة متحولة. الكتلة 5 «نيس»: تناوب أشرطة فاتحة (كوارتز، فلدسبات) وأشرطة داكنة (بيوتيت)، تشريط واضح. الكتلة 6 «ميكماتيت»: تشريط مطوي وغير منتظم مع عروق فاتحة كرانيتية. خلفية بيضاء، تسميات بخط عربي واضح

5. تسمية الصخور المتحولة وترتيبها

5.1 الصخور المتحولة الرئيسية

الصخرة	البنية	الصخرة الأصلية الشائعة	المعادن المميزة	الدرجة
الأردواز (Ardoise)	تشيست دقيق جدًّا	طين	ميكا مجهرية، كوارتز	ضعيفة جدًّا
الشيست (Schiste)	تشيست	طين	كلوريت، سيريسيت، كوارتز	ضعيفة
الميكاشيست (Micaschiste)	تورّق، ميكا مرئية	طين	ميكا، كوارتز، ± عقيق، ستوروتيد، ديستين	متوسطة
النيس (Gneiss)	تورّق مشرَّط	طين (نيس رسوبي الأصل) أو كرانيت (نيس صهاري الأصل)	كوارتز، فلدسبات، ميكا، ± سيليمانيت	قوية
الميكماتيت (Migmatite)	تشريط غير منتظم، عروق فاتحة	نيس	كوارتز، فلدسبات، بيوتيت	حد الأناتيكسي
الكوارتزيت (Quartzite)	حبيبي متحول	حث كوارتزي	كوارتز	متغيّرة
الرخام (Marbre)	حبيبي متحول	كلس، دولوميت	كالسيت، دولوميت	متغيّرة
الكورنيان (Cornéenne)	حبيبي متحول، متماسك، دون توجّه	صخور متنوعة	حسب الصخرة الأصلية (أندالوسيت، كورديريت…)	التماس (الدرس 173)
الشيست الأخضر (Schiste vert)	تشيست	بازلت	كلوريت، إبيدوت، أكتينوت، ألبيت	ضعيفة
الأمفيبوليت (Amphibolite)	تورّق ± واضح	بازلت، غابرو	هورنبلند، بلاجيوكلاز	متوسطة إلى قوية

5.2 السلسلة التحولية

السلسلة التحولية (Série métamorphique) تعاقب الصخور المتحولة المتحصَّل عليها من صخرة أصلية واحدة عندما تزداد شدة التحول. مثال ذلك، بالنسبة لطين:

طين ← أردواز ← شيست ← ميكاشيست ← نيس ← ميكماتيت

وعلى طول هذه السلسلة، يزداد حجم الحبيبات، وتصبح المعادن أقل تميّهًا، وتنتقل البنية من التشيست الدقيق إلى التورّق، ثم إلى التشريط.

6. مفهوم السحنة التحولية

6.1 التعريف

السحنة التحولية (Faciès métamorphique) تطابق مجالًا من الضغط والحرارة يحدّده مجموع من التجمّعات العيدانية المميزة، أيًّا كانت الصخرة الأصلية. وتُسمّى غالبًا باسم الصخرة القاعدية التي تميّزها: ففي سحنة واحدة، يعطي الطين والبازلت صخرتين مختلفتين، لكنهما متكوّنتان كلتاهما في الظروف نفسها.

6.2 السحنات الرئيسية

السحنة	الظروف	التجمّع العيداني المميز (الصخور القاعدية)
الزيوليت	حرارة منخفضة جدًّا، ضغط منخفض	زيوليت
الشيست الأخضر	حرارة منخفضة (≈ 300–500 °م)، ضغط معتدل	كلوريت، إبيدوت، أكتينوت، ألبيت
الأمفيبوليت	حرارة متوسطة إلى مرتفعة (≈ 500–700 °م)	هورنبلند، بلاجيوكلاز
الغرانوليت	حرارة مرتفعة (> 700–800 °م)	بيروكسينات، بلاجيوكلاز، ± عقيق (معادن غير مميَّهة)
الكورنيان	حرارة مرتفعة، ضغط منخفض جدًّا	بيروكسين، بلاجيوكلاز، ± كورديريت في الصخور الطينية
الشيست الأزرق	ضغط مرتفع، حرارة منخفضة	غلوكوفان (أمفيبول أزرق صودي)، لوسونيت
الإكلوجيت	ضغط مرتفع جدًّا	عقيق + أومفاسيت (بيروكسين صودي أخضر)

7. التحول التقدمي والتحول التراجعي

يطابق التحول التقدمي (Prograde) ارتفاعًا في الضغط و/أو الحرارة: تحرّر التفاعلات الموائع وتُنتج معادن تزداد افتقارًا إلى الماء.
ويطابق التحول التراجعي (Rétromorphose) العودة نحو ظروف أبرد أثناء الصعود: وكثيرًا ما يكون غير تام، لأنه يتطلب الماء، في حين فقدته الصخرة أثناء التحول التقدمي.

8. أخطاء شائعة وفخاخ الامتحان

الخطأ	التصويب
«التحول انصهار جزئي للصخور»	يجري في الحالة الصلبة؛ والانصهار يعيّن حدّه الأعلى
«يفصل حدٌّ واضح بين التصخّر والتحول»	الانتقال تدريجي، نحو 150–200 °م
«لا يوجد المعدن المؤشر إلا في نطاقه»	يظهر عند خط تساوي الدرجة ويستمر غالبًا بعده
«يمكن مقارنة النطاقات انطلاقًا من صخور مختلفة الطبيعة»	تُقارَن المعادن المؤشرة على صخرة أصلية واحدة
«التشيست هو تطبّق الصخور المتحولة»	التشيست مكتسب بـالتشوه؛ والتطبّق رسوبي
«البلورة الكبيرة في صخرة متحولة بلورة كبيرة ظاهرة»	إنها بلورة كبيرة متحولة، متكوّنة في الحالة الصلبة
«السحنة التحولية تطابق نوعًا من الصخور»	تطابق مجال ضغط–حرارة؛ وقد تنتمي صخور مختلفة إلى السحنة نفسها
«يتكوّن الإكلوجيت في حرارة مرتفعة»	يتكوّن أساسًا في ضغط مرتفع جدًّا (الطمر)
«تستعيد صخرة صعدت إلى السطح معادن السطح»	التحول التراجعي غالبًا غير تام: تحتفظ الصخرة بذاكرة الظروف القصوى

9. خلاصة

التحول: تحولات عيدانية وبنيوية في الحالة الصلبة، بتأثير ظروف ضغط–حرارة جديدة؛ متساوي التركيب تقريبًا (باستثناء H₂O وCO₂).
الحدود: التصخّر (≈ 150–200 °م، انتقال تدريجي) والأناتيكسي (≈ 650–700 °م مع الماء).
الصخرة الأصلية: كيمياؤها تحدّد المعادن الممكنة؛ بادئتا ortho- (صهاري) وpara- (رسوبي)؛ تبدّل كيميائي إذا تغيّرت الكيمياء.
التجمّع العيداني = معادن في توازن؛ المعدن المؤشر = ظهور يدل على ظروف محددة؛ خط تساوي الدرجة = خط ظهور معدن مؤشر؛ النطاق = شريط بين خطّي تساوي درجة.
البنيات: التشيست، التورّق (التشريط النيسي)، التخطط؛ النسيج الحبيبي المتحول، الحرشفي؛ البلورات الكبيرة المتحولة.
السلسلة التحولية لطين: أردواز ← شيست ← ميكاشيست ← نيس ← ميكماتيت.
السحنة = مجال ضغط–حرارة تحدّده تجمّعات عيدانية، بمعزل عن الصخرة الأصلية: الشيست الأخضر، الأمفيبوليت، الغرانوليت، الكورنيان، الشيست الأزرق والإكلوجيت (ضغط مرتفع: الطمر).
تحول تقدمي وتراجعي غالبًا غير تام: تحتفظ الصخور بذاكرة الظروف القصوى.

الدرس الموالي

عوامل التحول والتحولات الناتجة عنه — بعد المفاهيم الأساسية، يدرس الدرس الموالي العوامل (الحرارة، الضغط، الإجهادات، الموائع، الزمن) التي تُحدث التحول، والتحولات العيدانية والبنيوية التي تترتب عنها.

Pétrographie métamorphique : notions liées au métamorphisme

Objectifs de la leçon

À la fin de cette leçon, vous devez être capable de :

définir le métamorphisme et le situer entre la diagenèse et la fusion ;
définir le protolithe et distinguer les roches ortho- et para-dérivées ;
définir les notions de paragenèse, de minéral index, d'isograde et de zone métamorphique, et les utiliser sur une carte ;
décrire les structures (schistosité, foliation, linéation) et les textures des roches métamorphiques ;
nommer les principales roches métamorphiques et les ordonner en série métamorphique selon le degré ;
définir la notion de faciès métamorphique et citer les principaux faciès avec leurs minéraux caractéristiques ;
distinguer métamorphisme prograde et rétromorphose.

1. Qu'est-ce que le métamorphisme ?

1.1 Définition

Le métamorphisme est l'ensemble des transformations minéralogiques et structurales que subit une roche, à l'état solide, lorsqu'elle est soumise à des conditions de pression et de température différentes de celles de sa formation. La roche obtenue est une roche métamorphique.

Trois idées clés :

les transformations se font sans fusion : les minéraux se transforment en d'autres minéraux par des réactions entre solides, facilitées par une petite quantité de fluide dans les pores ;
les nouveaux minéraux sont stables dans les nouvelles conditions : la roche s'adapte à son environnement ;
la composition chimique globale de la roche change peu (métamorphisme approximativement isochimique), à l'exception de l'eau et du CO₂ qui peuvent être libérés.

1.2 Les limites du métamorphisme

Image 1 — en préparation

Description

Diagramme pression–température scientifique pédagogique de style manuel scolaire, illustration vectorielle plate. Axe horizontal : température de 0 à 1100 °C ; axe vertical orienté vers le bas : pression de 0 à 30 kbar, avec la profondeur approximative (0 à 100 km) sur un axe secondaire. Une bande grisée à gauche, sous ≈ 150–200 °C, légendée « diagenèse ». À droite, une courbe bleue en tirets légendée « début de fusion en présence d'eau (≈ 650–700 °C) » et au-delà un domaine rose légendé « anatexie (fusion partielle) ». Entre les deux, le domaine du métamorphisme découpé en champs colorés et nommés : « zéolites » (très basse T), « schistes verts », « amphibolites », « granulites » (haute T), « cornéennes » (très basse pression, haute T, près de l'axe horizontal), « schistes bleus » (haute P, basse T), « éclogites » (très haute P). Une zone blanche en bas à gauche, à haute pression et très basse température, légendée « conditions non réalisées dans la Terre ». Fond blanc, annotations en français, limites approximatives et courbes adoucies

Limite inférieure : elle est progressive avec la diagenèse (leçon 144), vers 150 à 200 °C. La diagenèse transforme un sédiment en roche près de la surface ; le métamorphisme commence quand apparaissent des minéraux nouveaux caractéristiques de conditions plus profondes et plus chaudes.
Limite supérieure : c'est le début de la fusion partielle (anatexie, leçon 169), dès ≈ 650–700 °C en présence d'eau, plus haut en son absence. Au-delà, on passe au domaine magmatique.

2. Le protolithe

La roche d'origine, avant métamorphisme, est le protolithe. Tous les types de roches peuvent être métamorphisés, y compris des roches déjà métamorphiques.

Protolithe	Roches métamorphiques issues (selon le degré)
Argile, pélite (roche sédimentaire riche en Al)	Ardoise, schiste, micaschiste, gneiss
Grès quartzeux	Quartzite
Calcaire, dolomie	Marbre
Basalte, gabbro (roche basique)	Schiste vert, amphibolite, schiste bleu, éclogite
Granite	Orthogneiss

On précise l'origine par un préfixe : ortho- pour une roche métamorphique issue d'une roche magmatique (orthogneiss, issu d'un granite), para- pour une roche issue d'une roche sédimentaire (paragneiss, issu d'une argile ou d'un grès argileux).

Lorsque des fluides apportent ou emportent des éléments et modifient notablement la chimie de la roche, on parle de métasomatose.

3. Les minéraux, enregistreurs des conditions

3.1 La paragenèse

Une paragenèse est l'ensemble des minéraux qui ont cristallisé ensemble et sont en équilibre dans la roche, dans des conditions données. Elle se reconnaît au microscope : minéraux en contacts nets, sans réactions entre eux.

Exemple : une paragenèse à quartz + muscovite + biotite + grenat + staurotide dans un micaschiste.

3.2 Les réactions métamorphiques

Quand les conditions changent, une paragenèse devient instable et se transforme en une nouvelle paragenèse par des réactions métamorphiques :

réactions de déshydratation (libération d'eau par les minéraux hydratés quand la température augmente) ;
réactions de décarbonatation (libération de CO₂ dans les roches carbonatées impures) ;
transformations polymorphiques (un minéral se transforme en un autre de même composition chimique mais de structure cristalline différente).

Ces réactions sont étudiées avec les facteurs du métamorphisme (leçon 172).

3.3 Le minéral index

Un minéral index (ou minéral indicateur) est un minéral dont l'apparition (ou la disparition) marque le franchissement de conditions P–T précises ; il n'est stable que dans un domaine limité de pression et de température.

Dans les roches d'origine argileuse, les minéraux index apparaissent dans un ordre défini lorsque la température augmente (séquence étudiée avec les types de métamorphisme, leçon 173) : chlorite, biotite, grenat, staurotide, disthène, sillimanite.

3.4 Isogrades et zones métamorphiques

Sur le terrain, en suivant une même formation argileuse, on voit apparaître successivement les minéraux index.

Un isograde est une ligne, tracée sur une carte, qui relie les points où apparaît un même minéral index : elle marque des conditions de métamorphisme comparables.
Une zone métamorphique est la bande comprise entre deux isogrades successifs ; elle porte le nom du minéral index qui y apparaît (zone à biotite, zone à grenat…).

Image 2 — en préparation

Description

Carte géologique schématique scientifique pédagogique de style manuel scolaire, illustration vectorielle plate, montrant une région où affleure une même formation d'origine argileuse, découpée en bandes parallèles de couleurs de plus en plus soutenues du nord-ouest vers le sud-est. Les limites entre bandes sont des lignes rouges légendées « isograde biotite », « isograde grenat », « isograde staurotide », « isograde sillimanite ». Les bandes sont légendées « zone à chlorite », « zone à biotite », « zone à grenat », « zone à staurotide », « zone à sillimanite ». Des symboles de points d'échantillonnage avec la liste des minéraux observés sont dispersés sur la carte. Une grande flèche parallèle à la carte légendée « intensité du métamorphisme croissante ». Barre d'échelle 0–10 km et flèche du Nord. Fond blanc, annotations en français

4. Structures et textures des roches métamorphiques

4.1 Les structures orientées

Lorsqu'une roche se transforme sous l'effet de contraintes orientées (raccourcissement tectonique), les minéraux plats ou allongés (micas, amphiboles) cristallisent ou tournent perpendiculairement à la direction de raccourcissement maximal :

schistosité : débit de la roche en feuillets fins, parallèles et plans, défini par l'orientation des minéraux, souvent indépendant de la stratification d'origine (ardoises, schistes) ;
foliation : structure planaire plus marquée des roches de degré plus élevé, avec des minéraux visibles (micaschistes) et souvent une ségrégation en lits clairs (quartz, feldspaths) et sombres (micas, amphiboles) : c'est le rubanement gneissique ;
linéation : alignement de minéraux allongés ou d'éléments étirés selon une direction, dans le plan de foliation.

4.2 Les textures

Texture granoblastique : grains équants, jointifs, sans orientation (marbre, quartzite, cornéenne) : roches recristallisées sans contraintes orientées importantes, ou formées de minéraux sans forme allongée.
Texture lépidoblastique : minéraux en paillettes (micas) orientés (schistes, micaschistes).
Porphyroblastes : grands cristaux néoformés (grenat, staurotide, andalousite) au sein d'une matrice plus fine ; ils ont grandi pendant le métamorphisme.

Image 3 — en préparation

Description

Planche scientifique pédagogique de style manuel scolaire, illustration vectorielle plate, montrant six petits blocs de roche côte à côte, de gauche à droite, avec en dessous une flèche horizontale graduée « degré de métamorphisme croissant (température) ». Bloc 1 « argile » : masse homogène fine, légers joints de stratification horizontaux. Bloc 2 « ardoise » : roche sombre très fine débitée en feuillets plans réguliers obliques par rapport à d'anciennes traces de stratification. Bloc 3 « schiste » : feuillets fins satinés. Bloc 4 « micaschiste » : feuillets ondulés brillants de micas visibles, avec quelques grenats rouges en porphyroblastes. Bloc 5 « gneiss » : alternance de lits clairs (quartz, feldspaths) et de lits sombres (biotite), rubanement net. Bloc 6 « migmatite » : rubanement plissé et irrégulier avec veines claires granitiques. Fond blanc, annotations en français

5. Nommer et ordonner les roches métamorphiques

5.1 Principales roches métamorphiques

Roche	Structure	Protolithe courant	Minéraux caractéristiques	Degré
Ardoise	Schistosité très fine	Argile	Micas microscopiques, quartz	Très faible
Schiste	Schistosité	Argile	Chlorite, séricite, quartz	Faible
Micaschiste	Foliation, micas visibles	Argile	Micas, quartz, ± grenat, staurotide, disthène	Moyen
Gneiss	Foliation rubanée	Argile (paragneiss) ou granite (orthogneiss)	Quartz, feldspaths, micas, ± sillimanite	Fort
Migmatite	Rubanement irrégulier, veines claires	Gneiss	Quartz, feldspaths, biotite	Limite de l'anatexie
Quartzite	Granoblastique	Grès quartzeux	Quartz	Variable
Marbre	Granoblastique	Calcaire, dolomie	Calcite, dolomite	Variable
Cornéenne	Granoblastique, compacte, sans orientation	Roches variées	Selon le protolithe (andalousite, cordiérite…)	Contact (leçon 173)
Schiste vert	Schistosité	Basalte	Chlorite, épidote, actinote, albite	Faible
Amphibolite	Foliation ± nette	Basalte, gabbro	Hornblende, plagioclase	Moyen à fort

5.2 La série métamorphique

Une série métamorphique est la succession des roches métamorphiques obtenues à partir d'un même protolithe lorsque l'intensité du métamorphisme augmente. Exemple, pour une argile :

argile → ardoise → schiste → micaschiste → gneiss → migmatite

Le long de cette série, la taille des grains augmente, les minéraux deviennent plus anhydres, et la structure passe de la schistosité fine à la foliation, puis au rubanement.

6. La notion de faciès métamorphique

6.1 Définition

Un faciès métamorphique correspond à un domaine de pression et de température défini par un ensemble de paragenèses caractéristiques, quel que soit le protolithe. On le nomme souvent d'après la roche basique qui le caractérise : dans un même faciès, une argile et un basalte donneront des roches différentes, mais toutes deux formées dans les mêmes conditions.

6.2 Les principaux faciès

Faciès	Conditions	Paragenèse caractéristique (roches basiques)
Zéolites	Très basse T, basse P	Zéolites
Schistes verts	Basse T (≈ 300–500 °C), P modérée	Chlorite, épidote, actinote, albite
Amphibolites	T moyenne à élevée (≈ 500–700 °C)	Hornblende, plagioclase
Granulites	Haute T (> 700–800 °C)	Pyroxènes, plagioclase, ± grenat (minéraux anhydres)
Cornéennes	Haute T, très basse P	Pyroxène, plagioclase, ± cordiérite dans les roches argileuses
Schistes bleus	Haute P, basse T	Glaucophane (amphibole bleue sodique), lawsonite
Éclogites	Très haute P	Grenat + omphacite (pyroxène sodique vert)

7. Métamorphisme prograde et rétromorphose

Le métamorphisme prograde correspond à une augmentation de pression et/ou de température : les réactions libèrent des fluides et produisent des minéraux de plus en plus anhydres.
La rétromorphose (métamorphisme rétrograde) correspond au retour vers des conditions plus froides lors de la remontée : elle est souvent incomplète, car elle nécessite de l'eau, alors que la roche en a perdu lors du métamorphisme prograde.

8. Erreurs fréquentes et pièges d'examen

Erreur	Correction
« Le métamorphisme est une fusion partielle des roches »	Il se déroule à l'état solide ; la fusion marque sa limite supérieure
« Diagenèse et métamorphisme sont séparés par une limite nette »	La transition est progressive, vers 150–200 °C
« Un minéral index n'existe que dans sa zone »	Il apparaît à l'isograde et persiste souvent au-delà
« On peut comparer les zones à partir de roches de natures différentes »	Les minéraux index se comparent sur un même protolithe
« La schistosité est la stratification des roches métamorphiques »	La schistosité est acquise par déformation ; la stratification est sédimentaire
« Un grand cristal dans une roche métamorphique est un phénocristal »	C'est un porphyroblaste, formé à l'état solide
« Un faciès métamorphique correspond à un type de roche »	Il correspond à un domaine P–T ; plusieurs roches différentes peuvent appartenir au même faciès
« Les éclogites se forment à haute température »	Elles se forment surtout à très haute pression (subduction)
« Une roche remontée en surface reprend les minéraux de surface »	La rétromorphose est souvent incomplète : la roche garde la mémoire des conditions maximales

9. Bilan

Métamorphisme : transformations minéralogiques et structurales à l'état solide, sous l'effet de nouvelles conditions P–T ; approximativement isochimique (sauf H₂O, CO₂).
Limites : diagenèse (≈ 150–200 °C, passage progressif) et anatexie (≈ 650–700 °C avec eau).
Protolithe : sa chimie fixe les minéraux possibles ; préfixes ortho- (magmatique) et para- (sédimentaire) ; métasomatose si la chimie change.
Paragenèse = minéraux en équilibre ; minéral index = apparition marquant des conditions précises ; isograde = ligne d'apparition d'un minéral index ; zone = bande entre deux isogrades.
Structures : schistosité, foliation (rubanement gneissique), linéation ; textures granoblastique, lépidoblastique ; porphyroblastes.
Série métamorphique d'une argile : ardoise → schiste → micaschiste → gneiss → migmatite.
Faciès = domaine P–T défini par des paragenèses, indépendamment du protolithe : schistes verts, amphibolites, granulites, cornéennes, schistes bleus et éclogites (haute pression : subduction).
Métamorphisme prograde et rétromorphose souvent incomplète : les roches gardent la mémoire des conditions maximales.

Leçon suivante

Facteurs du métamorphisme et transformations provoquées par le métamorphisme — Après les notions de base, la leçon suivante étudie les facteurs (température, pression, contraintes, fluides, temps) qui provoquent le métamorphisme, et les transformations minéralogiques et structurales qu'ils entraînent.