Attention
en cours de relecture !!!
Ce qui est trop simple est sûrement faux, ce qui est trop compliqué est incompréhensible.
—Paul Valéry – Citation : Michel Faure – Planet-Terre – ENS Lyon – ===> –(⚑)–
Une vision imagée des migmatites ! Pierre Thomas
Une analogie culinaire de la formation des migmatites pourrait être la suivante : des rillettes au soleil.
Si on met au soleil des rillettes bien fines et bien homogènes, celles-ci se réchauffent, et il y a un début de fusion. La partie fusible, le gras, se sépare de ce qui ne fond pas (le maigre) et l’ensemble devient un mélange de fibres de viande et de gouttelettes de gras. Si l’ensemble se refroidit en l’état, on aura des rillettes « avariées » constituées d’un mélange de gouttelettes de gras figé (le mobilisat = leucosome) et de viande dégraissée (le restat = restite = mélanosome). – Pierre Thomas – Planet-Terre – ===> –(⚑)–
Attention – les migmatites sont un sujet complexe, j’ai repris souvent des textes déjà développé par les spécialistes de la question. Ces extraits sont soulignés en vert clair.
Les migmatites :
Une migmatite ou gneiss migmatitique, observée à la Pointe de La Chaume située aux Sables d’Olonne Vendée
… Pour visionner la photo dans une autre fenêtre –📸–
Migmatites : Le Dictionnaire de Géologie (A. Foucault et J.F. Raoult) en donne la définition suivante (légèrement modifiée) : « Du grec μιγμα (migma) = mélange. Ensemble qui, à l’échelle de l’affleurement et non du petit échantillon isolé, est un mélange de roches de type granite et de gneiss ou micaschiste. […] Leur genèse est liée à une fusion partielle (= anatexie) de roche type gneiss ou micaschistes, roches typiques de la croûte continentale. Certaines parties de la roche fondent et constituent alors le mobilisat (= leucosome), magma de composition granitique. D’autres parties restent solides, et constituent le restat (ou restite = mélanosome) particulièrement riche en minéraux ferromagnésiens, principalement de la biotite. Dictionnaire de Géologie – Foucault A. et al., 2014, éd. DUNOD – définition revue par Pierre Thomas du Laboratoire de Sciences de la Terre / ENS de Lyon- ===> –(⚑)–
… Le leucosome correspond à la partie claire des migmatites. Il correspond au liquide magmatique, produit pendant l’anatexie.
… Le mélanosome correspond à la partie sombre de la roche. il est constitué des éléments non fondus.
… Le paléosome correspond à la partie originelle de la roche, peu ou pas modifiée lors de la fusion partielle.
Une description plus complète de ces termes est donnée, plus tard, dans cette page.
Le vocabulaire est un problème en soi dans l’étude des migmatites. Suivant les auteurs, un même mot aura une signification descriptive ou génétique.
Et oui, « migmatite« , deux significations différentes pour le même terme :
… Les migmatites, usage le plus fréquent, désignent un gneiss migmatitique, une roche métamorphique, composée de minéraux anciens, le mélanosome, et de minéraux néoformés, le leucosome, issus de la cristallisation, in situ, d’un liquide de fusion.
… Une migmatite, désigne un mélange de roches magmatiques de composition granitique et de roches métamorphiques, un gneiss.
▻ – La ségrégation et la migration des liquides de fusion lors de la déformation des migmatites : modélisation analogique, numérique et exemples de terrain
Les migmatites – chapitre 5 – pages 29 à 46 – document de Joseph Barraud : ===> –(⚑)–
◍ – Il est conseillé de lire auparavant :
▤ – Migmatites et anatexie – Introduction
▤ – Métamorphisme – Introduction
▤ – Migmatites et anatexie – contexte géodynamique
▤ – Anatexie
Ce dont il faut se souvenir à propos de l’anatexie :
◍ – Rappel concernant l’anatexie – ▤ – Anatexie :
Cela pourra peut-être vous aider à vous retrouver dans ce sujet complexe.
▻ – La fusion partielle de la roche métamorphique ne peut se faire qu’en présence d’eau, les conditions de température et de pression présentes dans la croûte continentale ne sont plus suffisantes pour provoquer la fusion de roches totalement anhydres.
▻ – L’eau à deux origines :
… La première, l‘eau libre, elle est externe aux cristaux, elle imprègne la roche, elle est située dans tous les vides, anfractuosités, micro-fissures ou lacunes, présents dans et entre les cristaux,
Les réactions de fusion sont qualifiées de « La fusion en présence d’une phase liquide libre« .
… La seconde, l’eau liée, elle est interne aux cristaux, elle est un élément chimique qui entre dans la composition chimique et minéralogique de certains cristaux, biotite, muscovite, amphiboles, etc.
Les réactions de fusion sont qualifiées de « fusion-déshydratation« .
Rq : L’eau est dite, liée, car l’eau nécessaire à la fusion partielle, provient de la fusion, simultanée, des minéraux hydratés présents dans les migmatites, tels que biotite, muscovite, amphibole, etc.
▻ – Cette différence dans la disponibilité de l’eau, indispensable à l’anatexie, fait que les réactions de fusion partielle sont réalisées dans deux espaces Température bien distincts – voir schéma ci-dessous :
◍ – Le trajet P-T-t suivi par les des roches soumises à l’anatexie :
Ce schéma indique les deux espaces de température où l’anatexie est réalisée.
Pour consulter ce document dans une autre fenêtre –📸–
La fusion se déroule dans deux espaces Température bien distincts
▻ – Un espace de température de 600 à 650 °C, où se déroulent les réactions de fusion en présence de d’eau libre, (7) Qz + Ab (Pl) + Or (Kfs) + H2O ⇄ Liquide
… Cet espace température correspondant au solidus hydraté du granite.
▻ – Un espace température supérieures à 700 et 800 °C, où se déroulent les réactions de fusion-déshydratation, en présence d’eau liée. (5) Bt + Ab + Qz + Als ⇄ Liquide + Crd/Grt + Kfs
L’eau liée est contenue dans les minéraux hydratés (biotite, muscovite, amphibole, …), présents dans la roche. Elle est libérée lors la fusion de ces minéraux hydratés et immédiatement intégrée aux réactions de fusion des minéraux anhydre. ainsi :
—– 5) Bt + Ab + Qz + Als ⇄ Liquide + Crd/Grt + Kfs — combinaison de deux réactions :
———- (6) Bt + Als ⇄ Grt/Crd + Kfs + H2O — déstabilisation de la biotite et
———- (7) Qz + Ab (Pl) + Or (Kfs) + H2O ⇄ Liquide — fusion en phase liquide
… Cet est espace se situe dans l’espace de Température de la fusion de la muscovite et de la biotite.
▻ – Dans l’espace de Température situé entre les deux définis ci-dessus, des réactions de fusions du premier type; en phase liquide, peuvent avoir lieu, dçs que de l’eau se trouve disponible, à la suite à d’événements induits par la collision.
Les réactions de fusion dans la page : ▤ – Anatexie
Quelques vidéos concernant migmatites et anatexie
Trois petites vidéos de 10 à 13 minutes pour débuter l’étude des migmatites et de l’anatexie :
▻ – Le gneiss – roche métamorphique – Chaîne GEO Logique – – ===> –(⚑)–
▻ – migmatite – roche métamorphique et magmatique – Chaîne GEO Logique – – ===> –(⚑)–Une série de vidéos développées par – BCPST -Véto Angers et agrégation SVT pour des prépas :
▻ – vidéos BCPST-Véto Angers et agrégation SVT anatexie – – ===> –(⚑)–
▻ – G5-6 Massifs anciens – BCPST -Véto Angers et agrégation SVT – – ===> –(⚑)–
La structure des migmatites :
Les migmatites sont des roches métamorphiques, gneiss ou micaschistes, qui ont subi une fusion partielle après avoir été exposées à des températures et pressions très fortes. Le liquide magmatique de couleur claire se rassemble en lentilles ou en rubans.
Quand elles sont exhumées, ces lentilles, cristallisées apparaissent en alternance avec des rubans de couleur plus ou moins sombres, constitués de cristaux partiellement ou non fondus.
Les migmatites sont aussi appelées gneiss migmatitique.
Cette fusion partielle de la croûte terrestre est nommée anatexie.
Figure 10.2 – schéma illustrant la terminologie utilisée pour définir les migmatites dans un ouvrage :
▻ – Schéma extrait de –Métamorphisme et Géodynamique (2010) – page 134 – Christian Nicollet – DUNOD –
Pour consulter ce document dans une autre fenêtre –📸–
Photos migmatites Christian Nicollet – –📸– – Bernard Dalonneau – –📸–
Pour décrire les éléments de la structure des migmatites on définit :
◾ – Le néosome (du grec mesos, « moyen » et sôma, « corps ») constitue la partie de la migmatite qui a été nouvellement formée. Il est constitué de deux parties, plus ou moins distinctes : (2)
◅ – ◅ – Le leucosome (du grec leukos, « blanc »), c’est-à-dire la partie claire qui correspond à la recristallisation du liquide obtenu par fusion partielle, il n’a pas migré, il est sur place. Parfois, il est appelé mobilisat.
◅ – ◅ – Le mélanosome (du grec melanos, « noir »), comme la partie de couleur plus sombre du néosome. Ce rubanement est généralement plus fin et se situe en bordure du néosome. Il correspond à la fraction solide résiduelle de la fusion partielle. Ce rubanement est riche en minéraux colorés, comme les biotites, grenats, amphiboles, sillimanites, cordiérites.
◾ – Le paléosome ou mésosome (du grec , palaios, « ancien » et mésos, « milieu ») est la partie de la roche-mère non affectée par la fusion partielle.
Les processus de formation des gneiss migmatitiques se déroulent dans un espace de température situé vers 600-650°C entre 5-10 kbar soit à 15-35 km de profondeur.
Pour résumer :
… néosome = nouveau — roche nouvelle
… paléosome = ancien – roche ancienne non impliquée,
… néosome = leucosome + mélanosome
—– leucosome (de couleur claire) = liquide magmatique recristallisé in situ
—– mélanosome (de couleur très sombre) = résidu non fondu de la roche ancienne.
Classification des migmatites – métatexites et diatexites :
Les migmatites peuvent être classifies en deux types, que l’on peut retrouver l’une très proche de l’autre :
Pour visionner le schéma dans une autre fenêtre –📸–
▻ – Les deux types de migmatites – Pierre Barbey – Dôme du Velay: ===> –(⚑)–
Les métatexites : C’est le stade initial de l’anatexie. Le taux de fusion étant faible, seules quelques zones de la roche originelle sont concernées.
On a donc dans la roche, coexistence de paléosome et de néosome :
La structure du gneiss est conservée et leucosome et paléosome s’agencent parallèlement à la foliation donnant naissance à un gneiss rubané, une métatexite rubanée.
Lorsque les migmatites sont soumises à des déformations tectoniques synchrones de leur formation, le néosome se déplace et peut s’injecte dans le paléosome sous forme de veines souvent plissées.
En résumé : Métatexite = Paléosome + Néosome (1)
Les diatexites : L’anatexie est plus intense, toutes les parties de la roche étant affectées par la fusion. Le paléosome a pratiquement totalement disparu, subsistant parfois en enclaves de petite taille appelées restites.
Le rubanement acquis aux premiers stades de l’anatexie est quelquefois conservé. On parle alors de diatexite rubanée.
Le rubanement peut disparaître et le mélanosome tend à se mélanger avec le liquide granitique (leucosome). La roche n’a plus de texture nette ; on parle alors de diatexite nébulitique.
En résumé : Diatexite = Néosome seul (leucosome + mélanosome) (1)
(1) ▻ – Quelques remarques sur le métamorphisme et les roches s’y rapportant – Académie de Limoges – svt : ===> –(⚑)–
Le magma – de la fusion à la cristallisation dans un pluton :
La fusion commence aux joints et aux points triples entre les minéraux réactants. Des magmas granitiques se forment quand la fraction de liquide a été drainée de la partie résiduelle solide. Dans cette étude, les définitions suivantes seront utilisées :
La ségrégation du liquide de fusion désigne la séparation de la phase liquide et de la phase solide par le mouvement du liquide des poches inframillimétriques entre les grains à des sites d’accumulation primaires plus grands d’au moins un ordre de grandeur et où le liquide est majoritaire.
La migration est un mouvement sous forme de magma (liquide majoritaire + cristaux entraînés) à travers un réseau de conduits à l’échelle métrique à kilométrique sur des distances du même ordre.
En bref, c’est après sa ségrégation que le liquide de fusion pourra migrer. Dans tout ce chapitre consacré à la ségrégation, le mouvement du liquide est donc supposé très faible, opérant à l’échelle du grain ou du leucosome, c’est-à-dire de quelques centimètres tout au plus. Ségrégation et migration sont deux phénomènes liés, mais distincts, opérant à des échelles différentes et mettant en jeu divers mécanismes. Ces mécanismes seront décrits dans les chapitres suivants.
▻ – La ségrégation du liquide de fusion – document de Joseph Barraud – page 21 : ===> –(⚑)–
La ségrégation du liquide de fusion page 21 – 28 :
Attention – sujet très technique, non développé ici
◍ – La distribution du liquide de fusion à l’échelle du grain – page 21 :
Pour bien comprendre les processus de ségrégation, une vision claire de la topologie du liquide à l’échelle de la lame mince est nécessaire. Dans les systèmes partiellement fondus, la distribution du liquide à l’équilibre est gouvernée par le principe de minimisation de l’énergie interfacial. etc.
◍ – Perméabilité et mouvement local du liquide – page 22 :
Le degré d’interconnexion (ou « connectivité ») d’un réseau de tubes et films remplis de liquide entre les grains fixe la valeur de la perméabilité de la roche partiellement fondue. e. etc.
◾ – La ségrégation sans déformation imposée – page 24 :
A pression et température fixes, un ajustement textural s’opère pour réduire l’énergie libre interfaciale totale (Laporte & Watson, 1995). etc.
◾ – La ségrégation assistée par la déformation – page 25 :
La déformation augmente les distances parcourues par le liquide. Plusieurs modèles existent et s’appliquent à différents environnements en fonction de l’orientation des contraintes, de la température, des tailles de grains et de la rhéologie (viscosité du liquide et comportement mécanique du solide). Une revue des différents modèles est donc indispensable. …
▹- La compaction – page 25 :
Dans le cas de la compaction, le liquide de faible densité monte vers la surface tandis que la matrice solide se compacte de façon visqueuse. etc.
▹- La micro-fracturation – page 27 :
Ce terme désigne des petites fractures et bandes de cisaillement qui se forment entre ou dans les minéraux. (Rosenberg & Handy, 2000, 2001) ont effectuer des expériences de modélisation analogique de la déformation d’une roche partiellement fondue à l’échelle du grain. Le matériau analogue est le norcamphor (un composé organique azoté) qui fond en présence d’une autre phase. A l’eutectique, un liquide est réparti de manière homogène aux points triples des cristaux de norcamphor. La déformation est enregistrée en continu sous le microscope. Le régime de déformation est soit en cisaillement simple (« simple shear »), soit en aplatissement pur (« pure shear » ; Fig. 1-12).etc.
… Pour aller plus loin dans le domaine des déformations :
Lorsque le mush est déformé, soit en compression, soit en torsion, le liquide résiduel à l’intérieur du mush peut ségréger, migrer et s’exsolver.
**Mush : bouillie cristalline.
▻ – Segregation of late magmatic melt in mushes : experimental approach at high pressure – Monica Spagnoli — : ===> –(⚑)–
Les migmatites – le lien entre la ségrégation et l’ascension granitique :
Durant la phase d’ascension, le magma granitique devra parcourir au moins 10 km entre sa source et le pluton final (Clemens & Mawer, 1992; Brown, 1994; Harris et al., 2000).
Cette ascension est considérée de plus en plus comme ayant lieu par écoulement très rapide dans des dykes verticaux qui alimentent un site d’accumulation (Clemens & Mawer, 1992; Petford et al., 1994; Weinberg, 1996; Petford & Koenders, 1998; Rubin, 1998).
Pour un contraste de densité entre le liquide et son encaissant ∆ρ = 200-400 kg m-3, la largeur minimale critique des dykes d’alimentation doit être de 2 m à 20 m pour éviter une solidification précoce du liquide avant le site de mise en place (Petford et al., 1994). Il y a donc un saut d’échelle entre le réseau de dykes de hauteur kilométrique et le leucosome
centimétrique dans la migmatite.
Par conséquent, il semble donc difficile de faire naître ces dykes d’alimentation directement sur les poches de liquides centimétriques qui se sont créées lors de la ségrégation. Une étape intermédiaire s’effectuant à l’échelle métrique est nécessaire : c’est la migration du liquide de fusion dans l’unité partiellement fondue, qui doit permettre de rassembler le liquide à une échelle intermédiaire entre le leucosome et le pluton.
Les migmatites sont le lieu privilégié pour l’étude de la migration à cette échelle.
▻ – La ségrégation du liquide de fusion – document de Joseph Barraud – page 28 : ===> –(⚑)–
Le leucosome – Joseph Barraud page 29 à 45 :
Le leucosome c’est la partie claire des migmatites, aujourd’hui cristallisé, il correspond au liquide obtenu lors de la fusion partielle du protolithe.
▻ – Les leucosomes – du document de Josephh Barraud : – page 29 – 45– ===> –(⚑)–
◍ – La forme du leucosome pages 30 à 35 :
Les leucosomes sont souvent bien individualisés dans les migmatites, ce qui permet de repérer facilement leur forme et leur position dans l’affleurement. Celles-ci sont très variées en fonction surtout du degré de déformation de la migmatite.
Dans la suite, les leucosomes sont classés suivant leur forme (plane ou linéaire), leur taille et leur position par rapport à une structure comme un pli ou une hétérogénéité mécanique.
▻ – Les leucosomes – du document de Josephh Barraud : – page 30 – ===> –(⚑)–
Les leucosomes se présentent sous différentes formes :
▻ – Les formes planes :
… ▻ – Les leucosomes – du document de Josephh Barraud : – pages 30 – 33 – ===> –(⚑)–
▹ – Finement litées – les leucosomes font entre 0.5 et 5 cm d’épaisseur, et la plupart moins de 3 cm (Maaloe, 1992). etc.
▹ – Massives – Les leucosome sont massifs et se retrouvent dans des filons, leur épaisseur varie de 0,1 à 2 mètres d’épaisseur. Selon leur position dans les structures de la roche encaissante :
… Les sills : Filon d’origine magmatique ou hydrothermale dont les parois sont parallèles aux structures de la roche encaissante. . (Dictionnaire de Géologie – Foucault A. et al., 2014, éd. DUNOD
… Les Dykes : Filon d’origine magmatique ou hydrothermale dont les parois recoupent les structures de la roche encaissante. Du fait de l’érosion, il peut donner un relief en forme de mur. Les dykes, se mettent en place t en général en régime distensif, . (Dictionnaire de Géologie – Foucault A. et al., 2014, éd. DUNOD
▻ – Les formes linéaires :
… ▻ – Les leucosomes – du document de Josephh Barraud : – page 33 – ===> –(⚑)–
▹ – Les micro-plutons ou mini-plutons.
▻ – Les leucosomes – du document de Josephh Barraud : – page 34 – ===> –(⚑)–
… De forme ellipsoïde plus ou moins régulière, d’une taille de 50 mètres au maximum. les leucosomes sont généralement concordants*** et trouvent souvent dans les charnières de plis.
***Concordant signifie que les structures (stratifications, foliations…) de deux ensembles en contact sont parallèles.
▻ – Les formes diffuses.
… Les leucosomes ne sont pas toujours bien définis dans l’espace. Ils ont une forme diffuse qui se traduit par un enrichissement plus ou moins homogène en minéraux clairs comme le quartz et les feldspaths. Les termes de « bouffées » ou « patches » sont utilisés. Quand la structure métamorphique de la roche (la foliation généralement) est disloquée ou a disparu, on parle de diatexites (Fig. 1-16). Elles signent alors une augmentation locale du taux de fusion et leur rhéologie se rapproche de celles des magmas (voir ci-dessous).
▻ – Les leucosomes – du document de Josephh Barraud : – page 35- ===> –(⚑)–
Les métatexites sont devenues des diatexites.
◍ – La position du leucosome par rapport aux structures – pages 35 à 40 :
La position des leucosomes n’est pas aléatoire. Ils occupent au contraire des positions bien précises par rapport aux plis, aux zones de cisaillement et aux hétérogénéités mécaniques comme des enclaves compétentes.
La position des leucosomes – document de Joseph Barraud – page 35 : ===> –(⚑)–
Les leucosomes se positionnent par rapport aux structures de la roche en place :
▻ – Les leucosomes sont placés au cœur des charnières de plis dirigés vers le haut, antiforme,
▻ – Les leucosomes sont placés dans les plans de cisaillement,
▻ – Quand le protolithe n’est pas homogène et contient des entités non fondues, les leucosomes peuvent se positionner, par rapport à ces objets, dans les ombres de pression crées par les cisaillements.
La formations des migmatites – Joseph Barraud – pages 41 – 46 :
Il n’existe pas encore de consensus sur la formation des trois éléments principaux des migmatites que sont le leucosome, le mélanosome et le mésosome (Kriegsman, 2001). Ces trois éléments se forment conjointement. Vernon & Paterson (2001) recensent par exemple neuf mécanismes possibles expliquant la formation des leucosomes parallèles aux plans axiaux des plis.
▻ – La formation des migmatites – pages 41 à 46 du document de Joseph Barraud : ===> –(⚑)–
Dans ce chapitre, seule la formation du leucosome par ségrégation du liquide magmatique est présentée
◍ – La formation du leucosome par ségrégation du liquide magmatique :
Un modèle complet de formation in situ des leucosomes doit prendre en compte le fait que tous les éléments de la migmatite ont fondu (même les mésosomes) et que le liquide peut migrer d’une couche à l’autre.
▻ – La formation des migmatites – document de Joseph Barraud – pages 43 – 44 : ===> –(⚑)–
.. Pour visionner le schéma dans une autre fenêtre –📸–
▻ – 1 – Début de la fusion (liquide en noir).
▻ – 2 – Étape de collecte – les conduits de liquide s’élargissent avec l’augmentation du taux de fusion.
▻ – 3 – Étape de drainage – la roche présente des zones non encore fondues, de zones de fusion débutante (A). Le liquide est drainé dans des sites en dilatation parallèles ou obliques à la foliation, laissant des canaux se refermer (B).
▻ – 4 – Étape de transfert – le liquide est extrait de la couche grâce à une fracture ouverte discordante. Les parties de la roche qui ont perdu du liquide sont en gris. Le liquide qui n’est pas extrait est préservé dans des leucosomes..* — * Page 44- Doc J. Barraud
Le passage de l’état solide à l’état liquide :
Lors de la fusion d’une roche, le passage d’une structure solide dominée par les cristaux à une suspension dense de cristaux dans le liquide marque un changement radical de comportement mécanique (Arzi, 1978 ; Van der Molen & Paterson, 1979 ; Lejeune & Richet, 1995 ; Vigneresse et al., 1996 ; Vanderhaeghe, 2001).
Ce passage a lieu lors de la perte de continuité de la matrice solide et est donc lié au pourcentage volumique de liquide dans la roche. Arzi (1978) a proposé une fourchette large sur des bases expérimentales et théoriques d’un seuil compris entre 10 et 30% de liquide. Il a nommé cette transition critique le « Rheological Critical Melt Percentage » ou RCMP.
Ainsi, quand le taux de fusion est moindre que le RCMP, les cristaux ne sont pas libres de glisser les uns sur les autres et la déformation est accommodée par la matrice par le biais de mécanismes de fluage similaire à ceux de l’état solide. Par conséquent, la résistance de la roche reste élevée et très proche d’une roche non fondue.
Quand la proportion de liquide est plus grande que le RCMP, les cristaux ne se touchent plus, baignent dans le liquide et glissent les uns sur les autres. La résistance de la roche partiellement fondue chute et son comportement devient visqueux et proche de celui du liquide. etc.
etc.
▻ – Rheological Critical Melt Percentage – chapitre 6 – document de Joseph Barraud – page 46 – ===> –(⚑)–
La rhéologie des migmatites – la migration du liquide dans les migmatites :
Cela consiste à comprendre comment le liquide magmatique peut se déplacer et se regrouper dans la roche en cours de fusion avant d’entreprendre l’ascension vers la chambre magmatique.
Sujet difficile !!!
L’hétérogénéité des migmatites implique une complexité à l’origine d’une mauvaise connaissance de la rhéologie des migmatites. De nombreux auteurs se sont pourtant penchés sur la question depuis Arzi (1978) qui a été un des premiers à donner un cadre quantitatif à la rhéologie des roches partiellement fondues.
▻ – La rhéologie du liquide dans les migmatites – chapitre 7 –document de Joseph Barraud – pages 46 – 52 – ===> –(⚑)–
La rhéologie (du grec ancien : ῥέω / rhéō, « couler » et λόγος / lógos, « étude ») est l’étude de la déformation et de l’écoulement de la matière sous l’effet d’une contrainte appliquée.
▻ – La rhéologie – Wikipédia : ===> –(⚑)–
Le lien entre rhéologie des roches partiellement fondues et ségrégation du liquide est
étroit car :
1 – la fraction volumique de liquide contrôle (en partie) la résistance de la roche ;
2 – l’écoulement d’un magma dépend de la concentration en cristaux et est une forme de migration du liquide de fusion ;
3 – la perméabilité dépend de la porosité mais aussi de la création, lors de la déformation, de structures en dilatation, microscopiques et macroscopiques.
Les deux premiers points sont liés à l’existence d’un pourcentage critique de liquide (RCMP). Le troisième point met en jeu les mécanismes de déformation d’une roche partiellement fondue. Les migmatites présentent à la fois un caractère cassant et ductile et cette appréciation est très dépendante de l’échelle d’observation.
▻ – La rhéologie du liquide dans les migmatites – chapitre 6 – document de Joseph Barraud – pages 46 – 52 – ===> –(⚑)–
La migration du liquide magmatique depuis les leucosomes jusqu’à la chambre magmatique :
Ce processus consiste à extraire le liquide de la migmatite pour l’acheminer dans une chambre magmatique située dans la croûte supérieure.
◍ – Définition – 7.1 :
La migration du liquide de fusion s’entend ici comme un transport du liquide pur ou d’un magma pauvre en cristaux à travers la source partiellement fondue sur des distances métriques à kilométriques. Cette étape permet l’extraction du liquide de la migmatite et précède l’ascension véritable du magma granitique vers le site de mise en place final dans la croûte supérieure.
La compréhension de ce phénomène nécessite d’expliquer la connexion (ou non) des leucosomes en réseaux, et de clarifier le lien entre la déformation et l’extraction du liquide dans les migmatites. Avant d’exposer les résultats de cette thèse sur ces sujets, il convient de faire le point sur les modèles déjà existants.
◍ – La migration du liquide dans des réseaux de leucosomes – 7.2 :
▻ – La migration du liquide dans les migmatites – chapitre 7 –document de Joseph Barraud – pages 52 – 55 – ===> –(⚑)–
L’enjeu de l’interconnexion des réseaux de leucosomes est d’expliquer le lien entre la ségrégation centimétrique et les dykes d’alimentation des plutons granitiques.
◍ – L’extraction du liquide de fusion : migmatites et sources des granites 7.3 :
L’enjeu de l’interconnexion des réseaux de leucosomes est d’expliquer le lien entre la ségrégation centimétrique et les dykes d’alimentation des plutons granitiques.
Quant à l’extraction, son efficacité est très variable. De nombreux paramètres contrôlent potentiellement l’efficacité de l’extraction : le taux de fusion, la densité de conduits d’extraction, la quantité de déformation, le contexte tectonique, la structure initiale, etc.
A l’affleurement, le réseau de leucosomes est le témoin du chemin qu’a suivi le liquide de fusion pour s’extraire de sa source (les auteurs anglo-saxons emploient le terme « plumbing » ou plomberie pour désigner ce réseau interconnecté de conduits). Ce réseau change probablement de géométrie pendant l’histoire de la migmatite et celui qui est à l’affleurement est le dernier avant la cristallisation.
L’extraction du liquide est plus ou moins efficace et tous les intermédiaires existent entre la source totalement appauvrie (une granulite) et la roche qui a peu fondu et qui a recristallisé sans perdre son liquide. Ces intermédiaires nous aident à comprendre la différenciation de la croûte puisque les processus de ségrégation, de migration et d’extraction du liquide apparaissent alors à différentes étapes.
Conclusions de J. Barraud – page 55 – 56 :
La formation des migmatites – document de Joseph Barraud – pages 55 56 : ===> –(⚑)
En conclusion, cette longue revue bibliographique des connaissances sur la ségrégation et la migration des magmas crustaux a mis en évidence quelques points-clés incontournables
▻ – Les orogènes enregistrent un plutonisme granitique important lors des grandes phases de déformation.,
▻ – Les conduits permettant le transport du liquide de fusion forment des réseaux plus ou moins bien interconnectés, du petit film autour des grains jusqu’aux dykes, en passant par les leucosomes.
▻ – Les leucosomes ont des formes variées, entre la sphère et le plan, et ont toutes les tailles, du centimètre au kilomètre.
▻ – La compaction à l’échelle du mètre semble possible.
Toutes les échelles, du cristal à la croûte, sont concernées. Cependant, l’échelle macroscopique, entre le centimètre et la centaine de mètres, semble délaissée par les expérimentateurs. Cette fourchette d’échelles spatiales pose de plus de nombreuses difficultés à la mise en équations et à la modélisation numérique. En effet, la complexité géométrique et rhéologique des migmatites oblige à une simplification trop importante des paramètres. La modélisation analogique, même si elle oblige aussi à un certain nombre de simplifications, laisse à la nature le soin de créer les conditions particulières qui sont peut-être justement celles qui prévalent lors de la déformation des migmatites.
Lors de cette revue, les points suivants sont apparus problématiques :
▻ –Le comportement mécanique d’une unité migmatisée de plusieurs dizaines de mètres d’épaisseur ne peut pas être ramené à la seule variable « taux de fusion » puisque l’hétérogénéité et l’anisotropie sont la règle dans les migmatites.
▻ – La viscosité seule ne peut pas décrire ce comportement mécanique puisqu’il existe des phénomènes non linéaires comme, entre autres, la compaction, la fracturation et la migration de liquide. Les déformations ductiles sont encore dominantes dans les migmatites.
▻ – La ségrégation, la migration et l’extraction sont, certes, assistées par la déformation, mais comment évoluent ces processus avec la quantité de déformation ?
▻ –Concernant l’extraction du liquide, une contradiction existe entre la nécessité d’un réseau interconnecté de chemins de migration et l’absence sur le terrain d’une réelle interconnexion. Une extraction sans destruction de la structure est-elle possible ?
A propos des migmatites – grand et petit volume de magma produit :
◍ – 3 paragraphes de Pierre Thomas :
Les migmatites, témoins de la fusion partielle de la croûte continentale – Pierre Thomas – Planet-Terre – ===> –(⚑)–
Les migmatites – anatexie de petits volumes :
La roche anté-fusion des Sables d’Olonne était donc un gneiss à quartz, feldspath et beaucoup de mica noir, avec une belle foliation. La fusion partielle a fait fondre une partie des minéraux les plus fusibles (quartz, feldspaths et un tout petit peu de mica) ce qui a donné quelques pour cent de liquide de composition granitique et a laissé solide la majorité de la roche qui s’est trouvée, par différence, enrichie en micas et appauvrie en quartz et feldspath. La petite fraction fondue s’est rassemblée après une très faible migration en lentilles intercalées dans la foliation pré-existante et a donné les lentilles de composition granitique (le mobilisat = leucosome). La majorité de la roche, non fondue, constitue la partie sombre bien foliée et riche en biotite (le restat = restite = mélanosome). – – Pierre Thomas – Planet-Terre – ===> –(⚑)–
L’anatexie de grands volumes – remarque :
La cause de la fusion partielle n’a pas lieu d’être développée ici, article principalement constitué d’images commentées. Elle se fait généralement dans des chaînes de montagne en formation, et peut être due à de nombreuses raisons, non incompatibles : (1) augmentation de température due à un enfouissement tectonique,
(2) augmentation de température due à l’arrivée d’un magma basique chaud,
(3) hydratation (par sous-charriage de matériel hydraté) d’un matériel déjà très chaud, (
4) décompression (par effondrement/relaxation gravitaire de la chaîne de montagne) d’un matériel déjà très chaud, etc. – Pierre Thomas – Planet-Terre – ===> –(⚑)–
◍ – 1 paragraphe de Joseph Barraud :
▻ – La ségrégation et la migration des liquides de fusion lors de la déformation des migmatites : modélisation analogique, numérique et exemples de terrain –Joseph Barraud – document – page 18 ===> –(⚑)–
L’anatexie de petits volumes :
Les droites de ces réactions (Fig. 1-5) montrent que, si la roche possède un peu (< 2-3 vol.%) d’H2O libre dans ses pores, la fusion peut débuter à 600-650°C pour des pressions allant de 5 à 15 kbar. Ceci correspond au solidus d’un granite hydraté (première réaction ci-dessus). Cependant, la porosité des roches qui ont déjà subi un métamorphisme important avant l’anatexie est très faible (< 0.1%, Thompson & Connolly, 1990). De plus, le liquide de fusion produit va dissoudre très facilement l’eau libre qui reste présente. C’est pourquoi la fusion en présence de fluides ne produit que très peu de liquide de fusion (< 5 vol. %, Stevens & Clemens, 1993), mais elle assure un système chimique dépourvu d’eau libre pour les réactions suivantes. (7) .
Les migmatites un problème complexe :
La connaissance de tous les paramètres et la compréhension de tous les processus qui interviennent dans le formation des migmatites reste un domaine difficile à cerner et toutes les réponses aux questions qui se posent ne sont pas toujours toutes accessibles.
▻ – 1 – La migmatite présente à l’affleurement correspond aux derniers processus mis en œuvre avant refroidissement et cristallisation de l’ensemble.
▻ – 2 – Ce que l’on observe d’une migmatite à l’affleurement c’est le résultats de nombreux processus qui se sont succédés (dont on a plus les traces) dans un environnement toujours en mouvement, à forte température et à faible pression et
soumis à des déformations.
▻ – 3 – L’évolution d’une migmatite n’a rien à voir avec les schémas bien lisses utilisés pour illustrer des phénomènes pas toujours bien compris et qui ne font pas toujours l’unanimité.
Les migmatites pour rire ! Pierre Thomas
Une analogie culinaire de la formation des migmatites pourrait être la suivante : des rillettes au soleil. Si on met au soleil des rillettes bien fines et bien homogènes, celles-ci se réchauffent, et il y a un début de fusion. La partie fusible, le gras, se sépare de ce qui ne fond pas (le maigre) et l’ensemble devient un mélange de fibres de viande et de gouttelettes de gras. Si l’ensemble se refroidit en l’état, on aura des rillettes « avariées » constituées d’un mélange de gouttelettes de gras figé (le mobilisat = leucosome) et de viande dégraissée (le restat = restite = mélanosome). – Pierre Thomas – Planet-Terre – ===> –(⚑)–
Les restites :
Les migmatites sont constituées de plusieurs éléments.
◾ – Le néosome, constitué de deux éléments :
…Le leucosome, il correspond au liquide magmatique recristallisé sur place
… Le mélanosome, il correspond à la fraction solide résiduelle de la fusion partielle.
◾ – Le paléosome ou mésosome, correspond à la partie de la roche magmatique n’ayant pas fondu.
Le résidu de la fusion, appelé restat ou restite, correspond au paléosome et au mélanosome.
Mais il arrive souvent que des lambeaux du mélanosome soient embarqués par le magma au cours de son déplacement : ce sont des restites surmicacées que l’on retrouve dans les granites. Leur présence indique que ce dernier est un granite d’anatexie.
▻ – Les enclaves surmicacées (restites) des granites Pierre Thomas – Eduscol -Planet-Terre – ===> –(⚑)–
… Pour en savoir plus sur les restites surmicacées.
Les références :
▻ – Les migmatites, témoins de la fusion partielle de la croûte continentale – Pierre Thomas – Planet-Terre – ===> –(⚑)–
▻ – Les migmatites micro-plissées de la Sand River, Afrique du Sud – Pierre Thomas – Planet-Terre – ===> –(⚑)–
▻ – Les migmatites et le métamorphisme panafricains (cadomiens) de la région de Saint-Malo (Ille et Vilaine) – Pierre Thomas – Planet-Terre – ===> –(⚑)–
▻ – Anatexie en conditions de (sub-)surface : les murs vitrifiés du camp de Péran et autres phénomènes anthropiques ou naturels – Pierre Thomas – Planet-Terre – ===> –(⚑)–
▻ – Métamorphisme et géodynamique – chapitre « Les migmatites » – Christian Nicollet – Encyclopédie Universalis : ===> –(⚑)– –
▻ – La ségrégation et la migration des liquides de fusion lors de la déformation des migmatites : modélisation analogique, numérique et exemples de terrain –Joseph Barraud – document – page 18 ===> –(⚑)–
▻ – Dôme du Velay Jean Macaudière Professeur à l’ENSG et Pierre Barbey Professeur à L’Université de Lorraine :▻ – La fusion crustale – un exemple Ardéchois – ===> –(⚑)– – Accueil– Les témoins de la fusion de la croûte terrestre ===> –(⚑)–
▻ – Anatexie La Foux – Refuge de Nice Refuge Valmasque – Université Inter-Âges du Dauphiné ===> –(⚑)–
Un document très bien illustré qui nous plonge au milieu de l’anatexie.
▻ – Sortie géologique entre Saint-Nazaire et Piriac-sur-Mer– Avg85 ===> –(⚑)–Migmatites et anatexie dans le Sud du Massif Armoricain.
▻ – Sortie géologique dans le Domaine du LÉON – – Avg85 – ===> –(⚑)–
Migmatites dans le Léon.
Les migmatites issues de roches basiques :
Les migmatites sont proviennent très souvent de roches acides portées à un haut degré de métamorphisme, mais cela peut aussi se produire avec des roches basiques. Cela s’est produit à la période archéenne quand la croûte continentale était plus chaude. En effet la température de fusion pour les roches acides varie de 700 à 800°C alors que pour les roches basiques elle varie de 1000 à 1100°C mais ,
Dans le cas de migmatites se faisant au dépens de roches basiques, la fusion partielle est en général beaucoup plus limitée que dans les roches acides, car les roches basiques (plus ou moins hydratées) commencent à fondre à une température plus élevée que les roches acides ou pélitiques. Les minéraux ferro-magnésiens du résidu de fusion ne sont pas majoritairement des biotites, mais des amphiboles (voire des pyroxènes). Mais le liquide ainsi formé est un magma acide, qui par cristallisation donnera du granite. Ces granites seront assez peu différent « macroscopiquement » des granites issus de la fusion partielle de roches acides ou pélitiques bien que des analyses minéralogiques ou chimiques fines montrent des différences notables.
▻ – Modèle réduit de l’origine et de la mise en place de granites d’anatexie au sein des migmatites basiques de la Sand River, Afrique du Sud – Pierre Thomas – Planet-Terre – ===> –(⚑)–
Dans les migmatites de la Sand River existent des niveaux plus basiques. Ces niveaux basiques sont intercalés dans la masse des migmatites issus de roches acides et/ou pélitiques. Du fait de leur température de fusion beaucoup plus élevée que pour les roches acides (1000 à 1100°C pour les roches basiques, 700 à 800°C pour les roches acides), les niveaux basiques ont subi une fusion partielle beaucoup plus faible que les niveaux acides, voire nulle. Ces niveaux basiques sont de ce fait beaucoup moins déformables (plus compétent) que les parties acides. Et comme à chaque fois qu’il y a aplatissement-étirement et/ou cisaillement d’alternance entre des niveaux de ductilité (déformabilité) variable, il y a rupture et boudinage des niveaux peu déformables au sein des niveaux très ductiles qui se déforment de façon continue. Ce boudinage peut se produire chaque fois que l’on a des déformations avec aplatissement/étirement affectant des alternances de compétences différentes (cf. par exemple « Boudinage et déflexion de la schistosité dans la nappe des gypses« ).
▻ – Les migmatites micro-plissées de la Sand River, Afrique du Sud Pierre Thomas – Planet-Terre – ===> –(⚑)–
Quelques informations sur le boudinage ;
▻ – Boudinage et déflection de schistosité dans des gypses – Pierre Thomas – Planet-Terre – ===> –(⚑)–
▻ – Boudins basiques dans les migmatites de la Sand River, Afrique du Sud– Pierre Thomas – Planet-Terre – ===> –(⚑)–
▻ – Fentes de tension et boudinage dans la vallée de la Durance (Hautes-Alpes) – Pierre Thomas – Planet-Terre – ===> –(⚑)–
