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en cours de relecture !!!
La série métamorphique – Région de Gavarnie :
Cette page a été développée dans le cadre d’une présentation concernant l’anatexie et les migmatites. – ▤ – Migmatites et anatexie – Introduction
Quelques informations de base concernant le métamorphisme sont fournies dans – ▤ – Métamorphisme – Introduction
Qu’est-ce qu’une série métamorphique :
Rq : la roche métamorphique que l’on observe correspond à l’état où elle était avant exhumation.
Une roche impliquée dans une collision est soumise à un métamorphisme qui peut évoluer du plus faible gradient de température et de pression au plus fort, correspondant à la fusion partielle. Pendant ce trajet P-T la roche va être métamorphisée en une série de roches métamorphiques de paragenèse*** différente, au fur et à mesure de l’évolution du métamorphisme.
Seules, les roches sédimentaires peuvent être impliquées dans un cycle complet de métamorphisme.
Un bassin sédimentaire impliqué dans une collision :
Quand les sédiments d’un bassin sédimentaire sont impliqués dans une collisions, ils peuvent être soumis à des processus du métamorphisme.
Et selon l’emplacement des sédiments dans le bassin, ils ne vont pas suivre exactement les mêmes trajets P-T, ils n’auront pas subi les mêmes variations de température et de pression. Ainsi après exhumation on peut observer les roches ayant subi un métamorphisme plus ou moins fort.
Dans le cirque de Gavarnie, on peut observer les roches qui constituent une série métamorphique dont le protolithe est une roche sédimentaire.
Définitions
Paragenèse : Association de minéraux dans une roche donnée présentant une communauté d’origine et résultant de processus géologiques et géochimiques donnés. Dans les roches métamorphiques, ce terme désigne les associations de minéraux qui sont stables ensembles dans certaines conditions de températures et de pression et qui, en outre caractérise le chimisme général des roches. etc. (Dictionnaire de Géologie – Foucault A. et al., 2014, éd. DUNOD).
Sédiments : Ensemble constitué par la réunion de particules plus ou moins grosses ou de matières précipitées, ayant, séparément, subi un certain transport. Les matériaux des sédiments peuvent, par ex., provenir de l’érosion de roches antérieures, ou résulter d’une activité organique (dépôt de coquilles, etc.). Après un dépôt, un sédiment subit une diagenèse* et devient une roche sédimentaire. etc. Dictionnaire de Géologie – Foucault A. et al., 2014, éd. DUNOD).
Diagenèse : Ensemble des processus qui affectent un dépôt sédimentaire et le transforme en une roche sédimentaire solide. La diagenèse commence dès le dépôt du sédiment. Sa limite avec la métamorphisme est floue, mais on peut la faire correspondre à la cristallisation de la chlorite ou à une forte cristallinité de l’illite (un minéral argileux. etc. . Dictionnaire de Géologie – Foucault A. et al., 2014, éd. DUNOD).
La série des roches métamorphiques – Tableau :
Au niveau des célèbres cirques de Gavarnie, Estaubé et Troumouse, l’érosion a mis à l’affleurement des roches de socle métamorphisées au cours de l’édification de la chaîne Hercynienne. Le métamorphisme a même abouti à l’anatexie (fusion partielle). Interprétées comme d’anciennes pélites d’âge cambro-ordovicien, elles forment une série de roches dont les caractéristiques minéralogiques et texturales dépendent de l’augmentation en pression et température qu’elles ont subi au cours de l’épaississement crustal mais aussi de leur composition chimique initiale.
Auteur : Laurent MARTIN (laurent.martin1@ac-toulouse.fr) – Géolthèque du Sud-Ouest
▻ – Métamorphisme et anatexie à Gavarnie – document – Laurent MARTIN — – ===> –⚑–
▻ – Métamorphisme et anatexie à Gavarnie – description sortie géologique – Laurent MARTIN — – ===> –⚑–
▻ – Tableau des roches du complexe métamorphique de Gavarnie – Laurent MARTIN — Arrêt : Migmatite d’Estaubé ===> –⚑–
◍ – Tableau des roches de la s »rie métamorphique :
Pour avoir à portée de main ce tableau dans un autre onglet : — –📸– – – ===> –⚑– — — –📸–
◍ – Présentation des roches de la série métamorphique:
▻ – Tableau des roches du complexe métamorphique de Gavarnie – Laurent MARTIN — Arrêt : Migmatite d’Estaubé ===> –⚑–
Une présentation plus détaillée des roches de cette série est donnée plus tard dans cette page.
Une proposition du trajet P-T-t suivi par le protolithe :
◍ – Le trajet proposé par Laurent Martin :
▻ – Tableau des roches du complexe métamorphique de Gavarnie – Laurent MARTIN — Arrêt : Migmatite d’Estaubé ===> –⚑–
◍ – Le trajet simplifié :
Le trajet PTt métamorphique dans le style des graphiques utilisé dans toute cette étude.
Le document de Laurent Martin
Le diagramme proposé par Laurent Martin : – –📸–
A comparer avec le document présenté dans la page réservée aux migmatites –📸–
◍ – Le trajet présentré dans al page réservée à l’anatexie :
Gradient métamorphique BP-HT :
Chapitre à voir
◾ – Le déplacement de la plaque « Ibérie » :
Pour avoir une idée du déplacement des plaques pendant la collision.
Rq : il y a un petit décalage entre les portées sur le schéma et celles, plus détaillées, mentionnées dans le texte.
o – 0 – De -420 à -320 Ma – Formation de la chaîne hercynienne.
o – 1 – De -320 à -200 – Érosion de la chaîne et formation d’une pénéplaine.
o – 2 – De -200 à -100 – La Pangée se déchire, un effondrement se produit entre Ibérie et Eurasie. L’espace libéré est occupé par une mer continentale peu profonde, où se dépose du calcaire en grande quantité. Mais le fossé ne s’élargit pas assez pour la mise en place d’une dorsale océanique.
o – 3 – De -110 à -75 Ma – Décrochement senestre de la plaque « Ibérie« , elle coulisse d’ouest en est contre la plaque eurasienne (décrochement senestre).
o – 4 – De -75 à -40 Ma – Poussée de la plaque africaine vers le nord, qui provoque la collision entre la plaque Ibérie qui passe sous la plaque eurasienne. Ainsi se forme la chaîne pyrénéenne.
o – 5 – De -40 à aujourd’hui – Phase de disparition des reliefs par érosion, alors que la convergence se poursuit.
◾ – La plaque Ibérie s’est déplacée de 165 km en 90 millions d’années, depuis le début de la collision. ***
◾ – Les Pyrénées sont soumises à l’érosion depuis 75 millions d’années (rappel 200 m/an pour 1 Ma, soit 1km/5 ans, pour les plus hauts reliefs de plus de 5 000 M d’altitude.)
*** ▻ – Document 1 – Tectonique des plaques et formation des montagnes – site internet – le Cirque de Barrosa – ===> –(⚑)–
*** ▻ – Document 2 – Le cirque de Barrosa et la formation des Pyrénées centrales – site internet – le Cirque de Barrosa – ===> –(⚑)–
La série métamorphique s’est développée dans un espace BP-HT – Basse Pression – Haute Température.
Pendant la collision, on assiste à une déchirure de la lithosphère continentale (entre Ibérie et Eurasie) provoquant une remontée adiabatique du manteau asthénosphérique, très chaud, 1300 °C, il porte ainsi les roches de la croûte continentale placées au-dessus, à de très hautes températures, pouvant aller jusqu’au point de fusion (température à laquelle apparait le première goutte de magma).
▻ – Fiche de sortie : métamorphisme et anatexie à Gavarnie – document – Laurent MARTIN — Arrêt : Migmatite d’Estaubé – ===> –(⚑–
Capture d’écran au temps T = 4mn34s depuis le début de la vidéo
▻ – Vidéo – Massifs anciens – Les Pyrénées – BCPST -Véto Angers et agrégation SVT – – ===> –(⚑)–
Présentation détaillée des roches de la série métamorphique :
◍ – Rappel du trajet :
Pour avoir à portée de main ce diagramme dans un autre onglet : – –📸–
▻ – Tableau des roches du complexe métamorphique de Gavarnie – Laurent MARTIN — Arrêt : Migmatite d’Estaubé ===> –⚑–
◍ – Présentation de la série métamorphique par Laurent Martin :
Zone 1 : les schistes visibles en amont du tunnel d’Aragnouet-Bielsa, ils correspondent au métamorphisme épizonale, au faciès schiste vert (au delà de 350°C).
Zone 2 : plus en amont, de part l’apparition de la biotite, les roches ont atteint environ une température de 430°C.
Zone 3 : les schistes à andalousite en remontant la vallée de la Neste de Saux ou de la Géla ont donc franchi l’isograde st (+).
L’absence de chlorite et de sillimanite précise la température (zone à deux micas).
Zone 4 : On peut en conclure un domaine de stabilité au-delà de 500°C (isograde and → sill*) et l’absence de staurotide témoigne d’une température supérieure à 600°C (st (+) → st(-)). Les pressions subies sont inférieures à 4kbar du fait de la présence de cordiérite. En outre, dans certains échantillons, la schistosité est interrompue par des lits quartzo-feldspathiques : les cristaux y sont plus gros et non orientés. Ils sont donc interprétés comme un leucosome, c’est-à-dire le produit d’une fusion partielle (voir infra).
Zone 5 : On distingue bien la biotite qui marque la foliation par sa disposition orientée.
Sur le diagramme, la roche a donc franchi l’isograde ms + qz → kfs + sil + vapeur H2O telle que la muscovite disparaît au bénéfice de l’orthose.
La roche renferme aussi de minces filonnets plus clairs, composés de quartz et feldspaths de plus grande taille que dans la partie gneissique, avec minoritairement de la biotite, sillimanite et grenats ; ces cristaux sont non orientés, leur texture est magmatique:ils sont donc interprétés comme un leucosome. C’est à leurs bords qu’on trouve dans de fins liserés les plus fortes concentrations en biotite et cordiérite correspondant au mélanosome. Le leucosome est donc le produit d’une fusion partielle dont le liquide produit, de composition granitique, a subi un début de ségrégation. Les biotites et cordiérites associées correspondent au résidu qui n’a pas fondu.
Sur le diagramme, cette fusion correspond donc à la réaction kfs + pl + qtz + H20 → liquide
Zone 6 : c’est le type pétrographique le plus représenté parmi les migmatites.
La proportion de leucosome est plus importante sur le volume total de roche : les cristaux de quartz, feldspath et de cordiérite sont de plus grande taille, ils forment des porphyroblastes isolés ou associés dans le leucosome.
Compte tenu de la disparition de la sillimanite, la présence de cordiérites néoformées, cela correspond à la réaction bt+sil+pl+qtz → crd + kfs +liquide.
Zone 7 : La granodiorite de Gèdre : la fusion a été est plus importante, voire totale, les produits de la fusion partielle se sont rassemblés pour former une plus grande quantité de magma qui après refroidissement a donné la granodiorite d’anatexie de Gèdre.
Remarques :
st – staurotide ;ms – muscovite ; kfs – feldspath potassique ; qyz – quartz ; plagioclase ; sill – sillimanite : and – andalousite ; cerd -cordiérite ; liquide – liquide magmatique.
*isograde and → sill : courbe Pression-Température qui indique que l’andalousite est métamorphisée en sillimanite, l’andalousite va disparaître au profit de la sillimanite.
La présence de l’un et/ou de l’autre indique que la roche se trouvait à une Pression et une Température située sur cette courbe.
isograde st (+) indique un disparition de ce minéral, la staurotide. Les isogrades se recoupent et permettent ainsi de déterminer un domaine Pression-Température de la formation de la roche métamorphique.
▻ – Tableau des roches du complexe métamorphique de Gavarnie – Laurent MARTIN — Arrêt : Migmatite d’Estaubé ===> –⚑–
Le contexte géodynamique de la mise en place des Pyrénées :
La phase de collision n’est pas précédée des phases d’océanisation et de fermeture d’un domaine océanique.
C’est ce qui caractérise l’orogenèse des Pyrénées c’est une phase de rifting qui a avorté
Ce n’est pas simple :
Les Pyrénées constituent une chaîne polyorogénique dont le dispositif structural majeur résulte, comme le montrent les travaux du profil ECORS (1990), de la tectonique alpine. La superposition des deux orogènes, varisque et alpin, explique la difficulté pour établir des schémas géodynamiques consensuels. L’étude pour cette chaîne complexe exige, pour la partie varisque de faire abstraction de la structuration alpine et pour la partie alpine de ne pas négliger l’héritage de la structuration varisque. Lors des deux orogènes, la grande similitude dans les orientations des champs de contrainte ajoute encore de la complexité dans les analyses.
Les résultats de mes travaux sur le Paléozoïque pyrénéen de la Haute Chaîne m’ont montré que la tectonique alpine a repris certaines structures hercyniennes et ne s’est vraiment marquée que localement :
1°) dans de grands couloirs de déformation avec plis et schistosités correspondant au rejeu de grands accidents directionnels (W-E) hercyniens ;
2°) par des décollements gravitaires, au niveau du Trias, de la couverture mésozoïque et cénozoïque lorsqu’elle était présente ;
3°) par de grands chevauchements avec décollements au niveau des ampélites siluriennes impliquant les terrains paléozoïques lorsque étaient présents des « noyaux rigides » moins déformables (Massif de granite des Eaux Chaudes, Socle métamorphique de Gavarnie-Héas). Page 1
▻ – Tectonique tangentielle varisque dans les Pyrénées – Tectonique tangentielle varisque dans les Pyrénées Analyse de quelques affleurements témoins dans la partie centro-occidentale de la Haute chaîne – Claude Majesté-Menjoulàs Docteur ès Sciences – Page 1 ===> –⚑–
Pour en savoir plus sur l’orogenèse pyrénéenne voir
▤ –– Migmatites et anatexie – contexte géodynamique : ===> –⚑–
Intérêt du site :
Dans le document mentionné ci-dessous, le sujet des migmatites de Gavarnie est abordé car elles présentent un certain intérêt.
▻ – Entretien sur le métamorphisme n° VI – Anatexie – et migmatites – Page 13 à 27 – Saga-Géol ===> –⚑– – Un document bien illustré !!!
Pourquoi s’intéresser à cette formation dans le cadre de cet entretien ?
▻ – 1 – La série métamorphique présente une belle diversité de de types pétrographiques.
▻ – 2 – La présentation d’une série métamorphique complète (sans lacunes) grâce à la glaciation du Quaternaire ( un événement climatique).
▻ – 3 – Un trajet entièrement situé dans un gradient métamorphique BP-HT, c’est-à-dire Basse Pression-Haute Température.
Dans les Pyrénées centrales, le métamorphisme hercynien se manifeste par la formation et le développement de grands dômes structuraux métamorphiques, associés à la mise en place de roches plutoniques [9]. Ces dômes forment un socle qui a été recouvert par les énormes nappes de charriage déplacées par l’orogenèse alpine. Nous pourrions tout simplement ignorer l’existence de ces structures métamorphiques, si par bonheur l’édifice n’avait pas été profondément disséqué par l’érosion glaciaire puis fluviatile du Quaternaire. C’est le cas du dôme dit de Gavarnie/Héas, qui ne se révèle que grâce aux fenêtres sculptées par un glacier géant dans les nappes qui recouvraient le dôme.
Pourquoi s’intéresser à cette formation dans le cadre de cet entretien ?
Pour trois raisons. Tout d’abord, le complexe de Gavarnie/Héas offre une très belle diversité de types pétrographiques [6]. Ensuite, les textures et les paragenèses de ses migmatites sont différentes de celles décrites plus haut pour le Bas Limousin. Enfin, les conditions de gradient métamorphique régional ne sont pas les mêmes, les pressions restant plus faibles que dans le cas précédant.
Le cadre grandiose des cirques de Gavarnie et de Troumouse confère aux caractères tectoniques du paysage une netteté et une dimension incomparables. Le prélèvement d’échantillons n’a guère de limite que celle fixée par le règlement dans la zone de cœur du Parc National. Document page 13 — ===> –⚑–
◍ – Localisation des sites de la série
Toutes les roches appartenant à la série sont toutes situées dans une zone de 10 km de rayon environ.
▻ – Fiche de sortie : métamorphisme et anatexie à Gavarnie – document – Laurent MARTIN — Arrêt : Migmatite d’Estaubé ===> –⚑–
Pour avoir à portée de main ce diagramme dans un autre onglet : — –📸–
Ce sont les glaciers du quaternaire, qui, en creusant des vallées à travers la Nappe de Gavarnie ont donné accès au socle hercynien.
Quelques références internet :
▻ – Migmatites du dôme métamorphique de Gavarnie/Héas (Hautes-Pyrénées) – Page 13 à 27 – Saga-Géol ===> –⚑– Description détaillée des roches métamorphiques.
Pourquoi s’intéresser à cette formation ?
Réponse en fin de page.
… Pour en savoir plus sur les chevauchements et la formation des montagnes – le site « Le cirque de Barrosa » :
▻ – Page 1 – Tectonique des plaques et formation des montagnes – ===> –⚑–
▻ – Page 2 – Le cirque de Barrosa et la formation des Pyrénées centrales – ===> –⚑–
▻ – Le cirque de Troumouse – samedi 12 septembre 2021 – Par Audrey Billerot et Alain Péré – D’après le guide géologique des Hautes-Pyrénées de Y. Hervouet et A. Péré – Page 14 à 17 ===> –⚑–
▻ – La nappe de charriage de Gavarnie – – Géolthèque du Sud-Ouest – ===> –⚑–
▻ – GAVARNIE : La carte géologique à 1/50 000 – ‘ »C MAJESTÉ·MENJOULÀS, F. DEBON, P. BARRÈRE – ===> –⚑–
