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Une migmatite correspondant à une métatexite. On observe deux rubanements. L'un de couleur sombre (mésosome), l'autre plus claire (leucosome) lui-même bordé d'un fin liseré (mélanosome).
Pli ptygmatique[1] dans une migtatite.
Migmatite recoupée par des dykes de dolérite.

Une migmatite (du grec : "migma", mélange), parfois appelée gneiss granitisé ou anatexite, est une roche métamorphique qui résulte d'une anatexie crustale partielle. On la trouve dans des zones de gradient métamorphique moyen à élevé[2]. Les migmatites sont constituées, à l'échelle de l'affleurement, d'un mélange de roches au taux de fusion très variable, depuis le matériau gneissique originel jusqu'au granite appelé granite d'anatexie. Elles sont typiquement formées de deux rubanements compositionnels que l'on identifie par une pétrographie différente : des plages de couleur claire, assimilées à la partie de la roche ayant fondu et qui constitue le mobilisat ou leucosome ; des plages de couleur sombre, constituant la partie de la roche étant restée solide et qui constitue le restat ou restite[3].

Cependant, cette définition est restrictive, et il est possible de trouver des migmatites avec plus de deux rubanements compositionnels différents[2]. Selon le taux de fusion, les pétrographes distinguent les métatexites, les diatexites et les granites d'anatexie.

La migmatisation est le processus de formation des migmatites qui sont les témoins, lorsqu'elles affleurent, de la fusion partielle de la croûte continentale.

Sommaire

ÉtymologieModifier

Le terme a été utilisé pour la première fois par le géologue finlandais Jakob Sederholm, en 1907 afin de décrire les roches du craton de Carélie. Il vient du mot grec μιγμα ("migma"), qui signifie mélange.

Mode de formationModifier

Articles détaillés : fusion partielle et anatexie.

Lors de la formation d'une chaîne de montagne par collision, l'empilement d'écailles explique le raccourcissement et l'épaississement qui constituent la racine crustale de cette chaîne. Dans la racine, la migmatisation est le plus souvent en relation étroite avec le métamorphisme syntectonique : les transformations résultant de la montée en température et en pression constituent le métamorphisme prograde. Les gradients métamorphiques de MP-HT et BP-HT[4] franchissent généralement la courbe de fusion des granites hydratés. Dans ces conditions de haute température (T > 650 °C), la fusion partielle des métapélites et des métabasites produit des liquides de composition granitique et granodioritique[5]. Les migmatites peuvent affleurer à la suite des mouvements tectoniques post-collision et du rééquilibrage isostatique allié à l'érosion qui a aplani les reliefs. Lorsque des failles interviennent dans cette tectonique, la vitesse d'exhumation du complexe migmatitique est de l'ordre de quelques mm à quelques cm par an[6].

Cette fusion crustale est favorisée par divers facteurs : enfouissement tectonique à la base d'une pile de nappes sédimentaires, ce qui se traduit par une augmentation progressive de la pression et de la température (remontée des géothermes notamment à cause de l'accroissement de la concentration en éléments radioactifs comme l'uranium et le thorium ; remontée des unités profondes chaudes vers des basses pressions, ce qui induit des dômes thermiques (diapirs) tarditectoniques ; échauffement dû à l'apport de magmas d'origine mantellique ; présence de fluides (surtout l'eau présente dans les sédiments originels) qui abaissent la température du solidus, permettant la production plus rapide de liquides anatectiques[7].

La migmatisation peut également résulter de l'extension synorogénique ou post-orogénique et de l'amincissement crustal qui accélèrent le démantèlement des chaînes montagneuses. Lorsque le champ de contraintes régional change, ou que la convergence tectonique ralentit, un phénomène de relâchement se produit (la contrainte horizontale due aux forces de convergence devient inférieure à la contrainte verticale lithostatique), correspondant à l'affaiblissement rhéologique du domaine orogénique. Cet affaiblissement se traduit par une extension généralisée[8] et un amincissement, avec pour conséquence de cet étalement une décompression et une remontée des roches de la croûte terrestre, d'où le développement[9] de la fusion partielle[10].

Au début de l'anatexie, la fusion forme un « jus anatectique » qui en cristallisant sur place donner le leucosome dont la composition eutectique constante correspond à celle d'un mélange comprenant près de 33 % de quartz, 33 % de feldspath alcalin et 33 % de plagioclase[7].

Relation avec le métamorphisme et magmatismeModifier

 
Diagramme de phase avec seuil d'Arzi. Le domaine des migmatites se situe entre le solidus et le liquidus
Articles détaillés : Métamorphisme, Expérience d'Arzi et Magmatisme.

La limite entre le métamorphisme et le magmatisme n'est pas évidente, puisque par définition, le métamorphisme regroupe l'ensemble des transformations physiques et chimiques se produisant dans les roches à l'état solide[3] c'est-à-dire, de l'état solide à liquide, alors que le magmatisme s'intéresse à ces dernières de l'état liquide vers l'état solide[3]. On identifie donc ici un problème lié à la définition strico sensus, de ces domaines scientifiques. La limite entre les deux se définit dans l'état liquide, mais à quel endroit précisément?

Les migmatites sont des roches qui, dans un diagramme pression température se situent entre le solidus et le liquidus. Elles peuvent appartenir au domaine du métamorphisme ou du magmatisme suivant l'intensité de la fusion partielle (c'est-à-dire l'intensité du métamorphisme) qu'elles ont subi. La barrière physique donnée à cette limite est le seuil d'Arzi, seuil qui est atteint expérimentalement pour une proportion de liquide/solide de 12 à 20 %[11].

Terminologie descriptiveModifier

Appliquée aux rubanements compositionnelsModifier

Pour décrire les changements d'aspect de la structure rubanée des migmatites on définit :

  • Le néosome (du grec mesos, « moyen » et sôma, « corps ») comme la partie de la migmatite qui a été nouvellement formée[2]. Il est souvent, constitué de deux parties :
    • Le leucosome (du grec leukos, « blanc »), c'est-à-dire la partie claire qui correspond au mobilisat : cette zone ayant subi une fusion suivie d’une recristallisation, recoupe la foliation.
    • Le mélanosome (du grec melanos, « noir »), comme la partie de couleur plus sombre du néosome. Ce rubanement est généralement plus fin et se situe en bordure du néosome. Il correspond à la fraction solide résiduelle de la fusion partielle. Ce rubanement est riche en minéraux colorés, comme les biotites, grenats, amphiboles, sillimanites, cordiérites, ce qui explique sa couleur plus prononcée que les deux derniers[2].
  • Le paléosome (ou mésosome), comme la partie de la migmatite n'ayant pas fondu. C'est-à-dire la partie sombre de la roche[2]. Cela correspond à la restite où la foliation subsiste.

La restite correspond au paléosome et au mélanosome.

Appliquée à la classification des migmatitesModifier

 
Diatexite.

En fonction du taux de fusion partielle qu'ont subi les roches, et de la possibilité du liquide néoformé à s'être extrait de la roche[12], on différencie plusieurs types de structures compositionnelles :

Les métatexites, sont des migmatites d'aspect hétérogène, dans lesquelles les structures n'ayant pas subi de fusion partielle (les paléosomes) sont larges et prépondérantes. On observe, en plus faible proportion, une partie ayant fondu (le néosome)[12].

Les diatexites[13], sont des migmatites d'aspect hétérogène, dans lesquelles le leucosome envahit la migmatite et devient prépondérant[12].

Le stade ultime de la fusion aboutit à la formation de migmatite granitique ou de granite migmatitique à l'origine du granite d'anatexie.

RéférencesModifier

  1. Du grec ptygma (pli) : pli à charnière régulière, qui affecte un filon quartzo-feldspathique (matériau granitique) dans certaines roches métamorphiques.
  2. a b c d et e Edward William Sawyer 1951, p. 4 à 6
  3. a b et c Alain Foucault et Jean-François Raoult 2001
  4. Moyenne Pression-Haute Température et Basse Pression-Haute Température.
  5. Christian Nicollet, Métamorphisme et géodynamique, Dunod, (lire en ligne), p. 133.
  6. Nicollet, op. cit., p. 214
  7. a et b Jean Plaine, « Excusion géologique. Vallée de la Rance », sur sgmb.univ-rennes1.fr, .
  8. D'autres facteurs sont évoqués pour expliquer cette extension : retrait de la plaque plongeante (slab rollback, détachement de racine lithosphérique, détachement de la plaque plongeante (processus de délamination crustale)
  9. Le même mécanisme explique le développement de dômes métamorphiques extensifs.
  10. Jacques Malavieille et Michel Seranne, « La destruction des montagnes », La Recherche, no 284,‎ , p. 88-93.
  11. Abdelali Mouskhsil 1996, p. 132
  12. a b et c Edward William Sawyer 1951, p. 12-13
  13. de dia, au travers

BibliographieModifier

  • (en) Edward William Sawyer, Atlas of migmatites, Sciences Canada, 9e éd. (ISBN 9780660197876, lire en ligne)
  • Alain Foucault et Jean-François Raoult, Dictionnaire de Géologie, Dunod, , 5e éd. (ISBN 2100058363)
  • (en) Moukhsil Abdelali, Géochimie, pétrologie structurale et mode de mise en place du pluton de father, zone volcanique nord, sous province de l'Abitibi, Canada. (lire en ligne)

Voir aussiModifier

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Articles connexesModifier

Liens externesModifier