Chapitre 10 — La subduction · Topic 1 : Mécanismes et conséquences de la subduction · Leçon 1.3
🎯 Objectifs pédagogiques
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- définir le métamorphisme HP-BT (haute pression, basse température) et son contexte géologique ;
- identifier les schistes bleus (glaucophane) et leurs conditions de formation ;
- identifier les éclogites (grenat + omphacite) et leurs conditions de formation ;
- relier la séquence schiste bleu → éclogite à la déshydratation progressive du panneau plongeant ;
- construire un argument scientifique pour identifier le trajet P-T d’un métamorphisme de subduction.
🧭 Plan de la leçon
- Le métamorphisme HP-BT : conditions de la subduction
- Les schistes bleus : marqueurs de subduction
- Les éclogites : stade plus profond
- La séquence de déshydratation et ses conséquences
- Argument scientifique : identifier un trajet de subduction
1. Le métamorphisme HP-BT : conditions de la subduction
Le métamorphisme est la transformation des minéraux d’une roche sous l’effet de la pression et/ou de la température, sans passer par l’état liquide. La nature des minéraux formés dépend des conditions P-T (pression-température).
La subduction crée des conditions très particulières : la lithosphère océanique plonge rapidement dans le manteau. Elle est soumise à une pression très élevée (HP) due au poids des roches sus-jacentes, mais reste relativement froide (BT) car le refroidissement conductif est plus rapide que le réchauffement par conduction depuis le manteau chaud environnant.
Ces conditions HP-BT sont caractéristiques des zones de subduction : on ne les retrouve pratiquement nulle part ailleurs à l’intérieur de la Terre.
Les roches magmatiques et sédimentaires qui entrent en subduction (basaltes, gabbros, sédiments) se transforment minéralogiquement dans ces conditions. On obtient successivement, de plus en plus profond :
2. Les schistes bleus : marqueurs de subduction
Conditions de formation : ~0,5 à 1,5 GPa (soit ~15 à 45 km de profondeur), 250 à 550 °C.
Minéral caractéristique : le glaucophane — une amphibole sodique de couleur bleue (d’où le nom « schiste bleu »). Il est stable uniquement dans des conditions HP-BT. Sa présence dans une roche est donc la preuve que cette roche a été soumise à des conditions de subduction.
Roche de départ : les schistes bleus se forment à partir des basaltes et des roches sédimentaires riches en eau de la croûte océanique subduite.
Teneur en eau : les schistes bleus contiennent encore des minéraux hydroxylés — ils n’ont pas encore libéré toute leur eau.
Les schistes bleus affleurent dans les chaînes de subduction exhumées : lors de la collision continentale postérieure à la subduction, ces roches ont été remontées en surface (ex. : Alpes, Corse, île de Syros en Grèce, Nouvelle-Calédonie).
3. Les éclogites : stade plus profond
Conditions de formation : > 1,5 GPa (soit > 50 km de profondeur), 500 à 700 °C.
Minéraux caractéristiques :
- Grenat rouge (almandin-pyrope) : minéral rouge foncé dense, stable à haute pression.
- Omphacite : pyroxène riche en jadéite, de couleur verte. L’association grenat rouge + omphacite verte est caractéristique de l’éclogite.
Densité : l’éclogite est très dense (~3,4-3,5 g/cm³ contre ~3,0 pour le gabbro de départ). Cette densification du slab contribue au slab pull.
Teneur en eau : les éclogites sont pratiquement anhydres — toute l’eau structurale a été libérée lors du passage schiste bleu → éclogite. Cette eau est celle qui déclenche la fusion du coin de manteau.
4. La séquence de déshydratation et ses conséquences
En plongeant dans la subduction, la croûte basaltique se transforme selon la séquence :
Basalte → Schiste vert → Schiste bleu → Éclogite
Cette séquence correspond à une pression et une profondeur croissantes, avec une libération progressive d’eau :
| Roche | Profondeur approx. | Température | Minéral clé | Eau |
|---|---|---|---|---|
| Basalte (départ) | 0-10 km | ~20-100 °C | Pyroxène, plagioclase | Peu (sauf serpentinite) |
| Schiste vert | 10-30 km | ~200-400 °C | Chlorite (verte), actinote | Abondante |
| Schiste bleu | 30-80 km | ~300-550 °C | Glaucophane (bleu) | Encore présente |
| Éclogite | >50 km | >500 °C | Grenat (rouge) + omphacite (verte) | Quasi-absente |
La libération d’eau lors du passage schiste bleu → éclogite (~80-150 km de profondeur) correspond au moment où le coin de manteau reçoit l’eau et fond partiellement → c’est à cette même profondeur que se situent les volcans de l’arc.
5. Argument scientifique : identifier un trajet de subduction
Question : Dans les Alpes, des géologues découvrent deux types de roches métamorphiques : (1) des schistes bleus contenant du glaucophane (amphibole bleue), datés de ~60 Ma ; (2) des éclogites contenant du grenat rouge et de l’omphacite verte, datées de ~65 Ma. Les deux types de roches ont une composition chimique de départ basaltique. Que révèlent ces roches sur l’histoire alpine ?
Données : Les schistes bleus à glaucophane se forment à des conditions HP-BT (~30-80 km, 300-550 °C). Les éclogites (grenat + omphacite) se forment à des conditions encore plus hautes pression (~50 km+, >500 °C). Les éclogites sont plus vieilles (65 Ma) que les schistes bleus (60 Ma) — elles se sont donc formées avant, à plus grande profondeur. Les deux roches ont une composition basaltique de départ → elles proviennent de la même croûte océanique subduite.
Conclusion : Ces roches métamorphiques enregistrent la subduction d’une lithosphère océanique il y a 60-65 Ma dans ce qui allait devenir les Alpes. Les éclogites (65 Ma) témoignent d’un enfouissement profond HP-BT. Les schistes bleus (60 Ma) témoignent d’un stade moins profond. Les deux correspondent à une croûte basaltique transformée lors d’une subduction, puis exhumée lors de la collision alpine. Leur présence en surface prouve que des roches ont parcouru un trajet aller-retour entre la surface et 50-80 km de profondeur.
« Les schistes bleus (glaucophane, HP-BT, ~30-80 km) et les éclogites (grenat + omphacite, HP-BT, >50 km) sont des marqueurs de subduction. Ils se forment à partir de la croûte basaltique du panneau plongeant lors de son enfouissement. Leur présence dans une chaîne de montagne prouve l’existence d’une ancienne subduction, avec libération progressive d’eau lors de la déshydratation (schiste bleu → éclogite). »
🧠 À retenir absolument
- HP-BT = haute pression, basse température : conditions caractéristiques de la subduction.
- Schiste bleu → minéral clé : glaucophane (amphibole bleue) ; conditions : ~0,5-1,5 GPa, 250-550 °C.
- Éclogite → minéraux clés : grenat rouge + omphacite verte ; conditions : >1,5 GPa, >500 °C.
- Séquence : basalte → schiste vert → schiste bleu → éclogite, avec libération progressive d’eau. L’eau libérée déclenche la fusion du coin de manteau → volcanisme d’arc.
❓ Questions fréquentes
Comment ces roches très profondes remontent-elles en surface ?
L’exhumation des schistes bleus et éclogites est un phénomène fascinant. Plusieurs mécanismes peuvent les ramener en surface : la délamination du slab (séparation des parties profondes de la lithosphère subduite, permettant à des coins de remontée), l’érosion tectonique lors de la collision continentale qui suit souvent la subduction, ou des phénomènes de « diapirisme » (remontée forcée de blocs moins denses entourés de roches plus denses). Les Alpes, la Corse ou la Nouvelle-Calédonie montrent ces roches en surface — elles ont fait un voyage aller-retour de dizaines de kilomètres.
Les schistes bleus sont-ils tous bleus ?
Non, pas nécessairement, même si le glaucophane (bleu lavande à bleu-gris) peut donner une teinte bleutée à la roche. La couleur dépend de la proportion de glaucophane et de la présence d’autres minéraux associés (phengite, jadéite, lawsonite). Certains schistes bleus apparaissent gris-vert, gris foncé, ou bleutés selon leur composition. Ce qui compte diagnostiquement, c’est la présence de glaucophane, identifiable par sa couleur et sa forme allongée en baguettes.
Pourquoi les éclogites sont-elles si denses et que signifie-t-il pour la subduction ?
Les éclogites (~3,4-3,5 g/cm³) sont denses car les minéraux stables à haute pression (grenat, omphacite) ont des structures cristallines très compactes. Cette densité élevée est importante pour la subduction : quand le basalte se transforme en éclogite dans le slab, la densité du slab augmente → il devient encore plus dense que le manteau → le slab pull augmente → la subduction s’accélère. C’est une sorte de boucle d’amplification : plus le slab plonge, plus il se transforme en éclogite, plus il est dense, plus il tire fort sur la plaque.