VII-B-1 Les associations minéralogiques indicatrices de pression et de température (2h)
Une roche de composition donnée exposée à un changement de température et/ou de pression est le siège de transformations minéralogiques.
Ces transformations sont régies par les lois de la thermodynamique et de la cinétique chimique.
Les faciès métamorphiques sont des domaines de l’espace pression-température.
L’association de minéraux stables dans un faciès constitue une paragenèse à l’équilibre.
Ces assemblages dépendent de la nature de la roche originelle (protolithe).
Des géobaromètres et des géothermomètres sont constitués par des réactions univariantes du métamorphisme, des minéraux index et par la distribution de certains éléments
chimiques dans les phases minérales.
- Dans certaines conditions, le métamorphisme peut conduire à l’anatexie crustale.
VII-B-2 Distribution spatiale des roches métamorphiques et variations temporelles des associations minéralogiques (3h)
La distribution spatiale des roches métamorphiques à l’échelle régionale permet d’identifier des séries métamorphiques, indicatrices d’un gradient géothermique local.
Les mêmes méthodes peuvent être transposées à plus petite échelle dans le cadre du métamorphisme de contact.
L’étude des différentes paragenèses présentes dans une roche métamorphique et leur datation peut permettre de reconstituer un chemin P,T = f(t).
Ce chemin fait apparaître des étapes progrades et des étapes rétrogrades, caractéristiques des conditions d’enfouissement et des conditions d’exhumation.
Un chemin P,T = f(t) constitue une jauge de profondeur dans l’histoire tectonique d’une unité crustale.
La nature des séries métamorphiques et les reconstitutions de chemins P,T = f(t) sont étroitement liées à l’histoire géodynamique.
Le comportement global de la lithosphère est déterminé par son enveloppe rhéologique.
L’hétérogénéité verticale de comportement mécanique de la lithosphère continentale peut déterminer des niveaux de découplage.
VII-A-2 Sismogenèse
L’étude des séismes et la prédiction du risque sismique passent par la description des événements et par de nombreuses mesures.
La relaxation rapide d’énergie accumulée par les déformations élasto-plastiques est responsable de la formation des séismes.
Pour un séisme donné, le mécanisme au foyer permet l’analyse de la géométrie de la faille et de son mouvement.
L’étude d’un ensemble de mécanismes aux foyers dans une région donnée permet de caractériser le contexte tectonique.
La distribution mondiale des séismes et l’étude des mécanismes au foyer renseignent sur la géodynamique globale.
Les mesures de géodésie spatiale telles que le GPS et l’interférométrie radar permettent d‘évaluer les déplacements instantanés, de les comparer à ceux déterminés à l’échelle des temps géologiques et de préciser la connaissance de l’aléa.
VII-A-3 Les objets de la déformation
- La lithosphère est une mosaïque d’objets tectoniques d’échelles et de natures différentes : bombement et flexuration lithosphériques, plis, failles, microstructures associées.
VII-B Les transformations minérales du métamorphisme
VII-A-1 Rhéologie de la lithosphère
Les matériaux lithosphériques se déforment sous l’effet de la contrainte : la déformation est élastique, plastique ou cassante.
Les mécanismes de la déformation plane sont le cisaillement pur et le cisaillement simple.
Les propriétés mécaniques des roches sont dépendantes de leur compétence, des conditions thermodynamiques et de la vitesse de déformation.
Ces propriétés mécaniques sont liées à la notion thermo-mécanique de lithosphère définie aux § I-A I-B.
Sur la base d’observations d’objets réalisées en particulier sur le terrain, les études en laboratoire (mesures, expériences, modèles analogiques ou numériques…) permettent de comprendre des mécanismes et de relier les déformations repérées à différentes échelles avec leurs conditions de formation (lien à la tectonique, à la pétrographie, aux conditions dans lesquelles la déformation s’effectue). Réciproquement, la connaissance de ces éléments éclaire les données du terrain et participe à la construction des interprétations géologiques.
VII-A Déformations des matériaux de la lithosphère