À la fin de cette leçon, tu sauras :
- Définir le métamorphisme régional et le distinguer du métamorphisme de contact
- Reconnaître un gneiss et identifier sa foliation caractéristique
- Définir une migmatite et expliquer sa formation par fusion partielle (anatexie)
- Comprendre comment ces roches racontent les conditions profondes de la collision
1. La collision provoque un métamorphisme régional
Quand deux continents entrent en collision, les roches situées au cœur de la chaîne sont enfouies sous des kilomètres de matière comprimée. Elles subissent à la fois une très forte pression (poids des roches sus-jacentes) et une température élevée (chaleur de la profondeur, gradient géothermique). Résultat : un métamorphisme régional, qui transforme massivement les roches sur de vastes surfaces.
Métamorphisme régional : transformation à grande échelle des roches sous l’effet conjoint d’une pression élevée et d’une température élevée, dans un contexte de collision continentale. À distinguer du métamorphisme de contact (transformation locale autour d’une intrusion magmatique, cf. cours 1B.1 leçon 1.2).
1.1 Une zonation des faciès
À mesure qu’on approche du cœur de la chaîne et qu’on s’enfonce en profondeur, les roches subissent des conditions de P-T croissantes. Cela produit une zonation de faciès métamorphiques :
| Faciès | T (°C) | P (kbar) | Minéraux index |
|---|---|---|---|
| Schistes verts | 300-500 | 2-6 | Chlorite + actinote (vert) |
| Amphibolites | 500-700 | 4-10 | Hornblende (noir-vert) |
| Granulites | 700-900 | 8-12 | Pyroxène, grenat (sec) |
| Anatexie / migmatites | 700-900 | variable | Début de fusion partielle |
On retrouve les faciès vus au Topic 2 (leçon 2.2), mais le contexte est différent : ici c’est un métamorphisme à haute température (et non haute pression seule comme en subduction). Quand on s’enfonce dans une chaîne en collision, la température monte plus vite que la pression.
2. Les gneiss : signature majeure de la collision
Gneiss : roche métamorphique caractérisée par une foliation nette — alternance de lits clairs (riches en quartz et feldspath) et de lits sombres (riches en biotite, amphibole). Cette structure résulte d’une déformation intense sous pression et chaleur élevées : les minéraux se sont ségrégués et orientés.
2.1 Reconnaître un gneiss
Sur un affleurement, le gneiss se reconnaît instantanément par :
- Sa foliation : alternance de bandes claires et sombres, parallèles entre elles, sur une échelle millimétrique à centimétrique
- Son aspect rubané (« lit zébré »)
- Sa dureté élevée (texture cristalline)
- Sa composition : quartz, feldspath, biotite, parfois amphibole ou grenat
2.2 Origine
Un gneiss peut résulter de la transformation de deux types de roches sources :
- Paragneiss : ancien sédiment argileux ou gréseux métamorphisé
- Orthogneiss : ancien granite métamorphisé
Dans les deux cas, la déformation et le métamorphisme intenses ont produit la foliation caractéristique. La distinction entre les deux types est précieuse pour reconstituer l’histoire d’une chaîne.
2.3 Conditions de formation
Les gneiss se forment dans le faciès amphibolite (T ~ 500-700 °C, P ~ 4-10 kbar), ce qui correspond à des profondeurs de 15 à 30 km. Trouver des gneiss à l’affleurement actuel signifie donc que ces roches, autrefois enfouies à ~15-30 km de profondeur, ont été exhumées par érosion d’une chaîne disparue.
2.4 Exemples français
- Massif central : grandes étendues de gneiss et de migmatites du socle hercynien (Limousin, Cévennes, Forez, Auvergne)
- Massif armoricain : gneiss cadomiens et hercyniens du nord et du centre de la Bretagne, Normandie
- Vosges et Massif central : « série schisto-cristalline » incluant gneiss et micaschistes
- Mont-Blanc, Pelvoux : massifs cristallins externes des Alpes, gneiss et granites hercyniens repris dans l’orogenèse alpine
3. Les migmatites : la roche qui commence à fondre
Migmatite : roche métamorphique qui montre les premiers stades de la fusion partielle. On distingue à l’œil nu deux composantes :
- Le leucosome : partie claire fondue puis recristallisée (composition granitique, riche en quartz-feldspath)
- Le mélanosome : partie sombre résiduelle qui n’a pas fondu (riche en biotite, amphibole)
Les migmatites apparaissent comme des roches « zébrées » avec des bandes ou veines claires et sombres très contrastées et souvent contortionnées.
3.1 L’anatexie : fonte partielle des roches
Le processus de fusion partielle des roches continentales sous T > ~700 °C est appelé anatexie. Tous les minéraux d’une roche ne fondent pas à la même température : les premiers à fondre sont les feldspaths et le quartz, qui forment ensemble un magma granitique qui s’écoule (légèrement) ; les biotites et amphiboles, plus réfractaires, restent solides.
Le magma anatectique, s’il se rassemble en quantité suffisante et remonte, peut former des granites d’anatexie typiques des cœurs de chaînes (Massif central : granite du Limousin, du Velay).
3.2 Une preuve de profondeur extrême
Trouver des migmatites à l’affleurement signifie qu’on a sous les yeux des roches autrefois enfouies à plus de 30 km de profondeur, où elles ont atteint 700-900 °C. C’est l’indice pétrologique le plus profond d’une ancienne collision continentale.
Les migmatites du Massif central français (région du Velay, du Limousin) ou des massifs cristallins alpins sont les racines profondes d’anciennes chaînes de montagnes. Ces roches racontent une histoire bouleversante : elles étaient autrefois sous des kilomètres de roches, dans des conditions presque magmatiques, et elles sont aujourd’hui à l’air libre.
4. Le chemin pression-température (P-T-t) d’une roche
Les pétrologues reconstituent le chemin pression-température-temps qu’a parcouru une roche au cours de la collision. Pour une roche métamorphisée puis exhumée :
- Enfouissement : la roche descend en profondeur (P et T montent)
- Pic métamorphique : la roche atteint son maximum de P et T. Les minéraux index caractéristiques se forment.
- Exhumation : la roche remonte, P et T baissent. Pendant la remontée, les minéraux index peuvent être préservés (si la remontée est rapide) ou rééquilibrés (si lente).
Pour les roches d’un cœur de chaîne, le chemin P-T-t passe typiquement par : 0 km → 30 km (enfouissement) → 0 km (exhumation), avec des températures qui suivent. La thermochronologie (cf. cours 1B.1 leçon 3.2) permet de dater chaque étape de ce parcours.
5. Synthèse : la séquence pétrologique de la collision
Du sommet au cœur d’une chaîne de montagnes en collision, on observe une séquence verticale de roches métamorphiques :
- En surface : sédiments plissés et faillés (non métamorphisés)
- À ~5-10 km : schistes verts (chlorite, actinote)
- À ~15-30 km : amphibolites et gneiss (hornblende, biotite)
- À ~30-40 km : migmatites et granulites (début de fusion)
- À ~40-50 km : croûte continentale en fusion partielle (production de magmas)
Cette zonation, théoriquement « cachée » sous la chaîne, est exposée au géologue moderne par l’érosion et l’exhumation isostatique — sujet de la leçon 5.3.
6. Métamorphisme régional vs subduction
Attention à ne pas confondre les deux contextes métamorphiques étudiés dans ce cours :
- Subduction (Topic 2) : T basse + P élevée. Faciès schistes bleus (glaucophane) et éclogites (grenat + omphacite). Roches océaniques plongées rapidement.
- Collision continentale (Topic 5) : T élevée + P élevée. Faciès amphibolite (hornblende), granulites (pyroxène), migmatites (fusion partielle). Roches continentales enfouies durablement.
La signature minéralogique permet sans ambiguïté de distinguer les deux contextes. Glaucophane → subduction ; migmatite → collision.
Ce qu’il faut retenir
- La collision continentale produit un métamorphisme régional (P et T élevées) sur de vastes surfaces
- Gneiss : roche métamorphique à foliation alternant lits clairs (quartz-feldspath) et lits sombres (biotite-amphibole). Faciès amphibolite, P ~ 4-10 kbar, profondeur ~ 15-30 km
- Migmatite : roche montrant le début de la fusion partielle. Leucosome (clair, fondu) + mélanosome (sombre, résiduel). T ~ 700-900 °C, profondeur > 30 km
- Le processus de fusion partielle continentale s’appelle anatexie ; peut produire des granites d’anatexie (Velay, Limousin)
- Trouver des gneiss et migmatites à l’affleurement = roches autrefois enfouies à 15-40 km, aujourd’hui exhumées (cf. leçon 5.3)
- Exemples français : Massif central (gneiss + migmatites du Velay), Massif armoricain, massifs cristallins alpins (Mont-Blanc, Pelvoux)
- Différence avec la subduction : collision = T + P élevées (amphibolites, migmatites) ; subduction = T basse + P élevée (schistes bleus, éclogites)
🤖 Synthèse rédigée avec assistance IA à partir des cours universitaires et de sources académiques de référence.
ℹ️ Pour assurer un suivi personnalisé, les quiz ne sont accessibles qu'en étant connecté :
- en cliquant sur suivant vous serez donc redirigé vers une page de connexion,
- pour poursuivre sans vous connecter, merci de cliquer directement sur la leçon dans le menu.