LA SUBDUCTION, épisode 2 : Le métamorphisme du gabbro (Château-Queyras)

Publié le 20 novembre 2007 par Marie, Arnaud, Milena - classe de TS1 du lycée MMFourcade

Lors de l'ouverture d'un océan, la croûte océanique s'est créée (en partie) sous forme de gabbro. Mais au cours de son existence notre gabbro va évoluer à cause de variations de température et/ou de pression. Vous savez, en fait un gabbro c'est un peu comme un Pokémon : gabbro évolue en métagabbro ! Trop la classe ! Métagabbro à l'attaque ! ^^

Non, allez plus sérieusement, découvrons maintenant à travers un "fantastique" film réalisé par nos soins les différentes "évolutions" du gabbro :

Meteo du gabbro
envoyé par inobservabilis

Bon, comme vous l'aurez sûrement constaté, c'était plutôt grosso modo... voire très grosso et très modo... Donc pour nous rattraper, nous allons maintenant essayer (et on ne garantie pas d'y arriver !) de vous expliquer un peu mieux ce qui se passe vraiment pour notre gabbro.

Donc, à la base, rappellons à tous le monde que le gabbro est une roche qui se forme au niveau des dorsales océaniques et qui compose une bonne partie de la croûte océanique (C.O.). Les conditions de formation sont donc hautes températures mais basses pressions, d'où un refroidissement lent et donc une cristallisation assez lente. Les minéraux formés caractéristiques du gabbro sont le plagioclase et le pyroxène. Voilà à peu près la tête de notre gabbro à sa naissance :

Gabbro :
Pyroxène + Plagioclase

Mais notre C.O. à laquelle appartient notre gabbro s'éloigne au cours du temps de sa dorsale natale. Et au fur et à mesure, les péridotites sous-jacentes vont s'accrocher à notre C.O., et sa densité va augmenter. Et lorsque cette densité sera trop élevée, la croûte va s'enfoncer sous une autre : c'est la subduction, dont d'autres marqueurs sont le prisme d'accrétion (voir l'article précédent et le schéma ci-dessous), les séismes, ou du volcanisme :

La subduction

Et durant tout le temps où la C.O. vieillit, le gabbro, qui se trouve depuis longtemps sous l'eau, va subir une première transfomation : certains pyroxènes et plagioclases, sous l'effet de cette eau, vont donner de l'hornblende puis des chlorites et des actinotes. C'est de l'hydrotermalisme qui change notre gabbro en schiste vert (puisque chlorites et actinotes sont des minéraux plutôt verts). A ce moment-là, voici la tête de notre gabbro, devenu un métagabbro :

Gabbro : Métagabbro schiste vert :
Pyroxène + Plagioclase + H2O => Hornblende => Pyroxène + Plagioclase + Chlorite + Actinote

Donc avant même le début de la subduction, notre gabbro a déjà été un peu changé. Et ensuite ça va être encore pire puisque la subduction va encore maltraiter le gabbro. D'abord, le fait de s'enfoncer va provoquer une augmentation de la pression subie par le gabbro. Heuresement pour lui, la température reste basse car le phénomène est "tellement" rapide, que la C.O. qui s'enfonce n'a pas le temps de se réchauffer. Et sous l'action de ces hautes pressions et des basses températures, les différents minéraux déjà présents vont former de la glaucophane, de la jadéite et de l'eau. Le gabbro/schiste vert devient du schiste bleu (la glaucophane est un minéral bleu qui se place autour des pyroxènes et on ne voit qu'un fin trait foncé à l'oeil nu) :

Métagabbro schiste vert : Métagabbro schiste bleu :
Pyroxène + Plagioclase + Chlorite + Actinote => Pyroxène + Plagioclase + Glaucophane + H2O

Au bout d'un certain temps, la C.O. va finir par se réchauffer, et le gabbro va continuer à se déshydrater et la glaucophane va devenir du grenat (minéral rouge). De la jadéite va aussi apparaître. Notre métagabbro s'appelle maintenant de l'éclogite.

            Métagabbro schiste bleu :                                               Métagabbro éclogite :
(Pyroxène + Plagioclase +) Glaucophane   => (Pyroxène + Plagioclase +) Grenat + Jadéite + H2O

Voilà donc l'histoire de notre gabbro ! Mais bon, cette histoire peut aussi s'arrêter à n'importe-quelle étape énoncée ci-dessus, et c'est ce qui nous permet aujourd'hui, des millions d'années après chaque étapes, de les connaître en retrouvant des morceaux de gabbros plus ou moins métamorphisés, plus ou moins avancés dans ce processus.

Avant de finir, nous avons encore deux autres choses à signaler :
- d'une : lorsqu'on dit que les minéraux se tranforment, il faut rappeller que cela se passe à l'état solide, et qu'à aucun moment le gabbro ne se met à fondre puis à redevenir solide ! De plus, lors d'une transformation, tous les minéraux ne changent pas forcément et on peut très bien trouver de l'actinote et de la glaucophane dans un même échantillon (comme sur la photo au microscope montrant de l'actinote).
- de deux : lors de la déshydratation du gabbro, de l'eau (attention, pas de l'eau liquide mais de simples ions HO- et H3O+) sont tranférés à la péridotite alentour, et la péridotite hydratée arrive à franchir la limite du solidus (qui est moins élevée pour une roche hydratée, que pour une qui ne l'est pas), et cela forme alors du magma qui va remonter et former soit des volcans (et il se passe alors un refroidissement rapide en surface et on obtient de l'andésite), soit des "bulles" (refroidissement lent en profondeur et on a du granodiorite). C'est cela qui est à l'origine du magmatisme plutonique et volcanique des zones de subduction.

Allez, pour bien se quitter, nous vous offrons maintenant un schéma-bilan de tout ce qui vient d'être dit !

Les différentes étapes du métamorphisme du gabbro

NB : Pour avoir une idée plus précise des conditions nécéssaires à la (trans)formation des minéraux, il est intéréssant de se référer à ce diagramme pression/température (pfff... pas bien cette phrase, ça fait trop sérieux ! ^^) :

Diagramme pression/température du gabbro