Apport de la thermodynamique à la compréhension des processus métamorphiques

II.4. LES ROCHES METAMORPHIQUES : DES TEMOINS DU REFROIDISSEMENT DU GLOBE27(*)

On pensait, il y a encore quelques années, que la rareté des roches de HP-BT (qui ne peuvent donc se former que dans le contexte géodynamique de la subduction) à la fin du primaire et du précambrien démontrait que le gradient géothermique, lors de la subduction, était significativement plus chaud à cette époque.

En fait, la figure 24d nous montre que ces roches sont réchauffées si elles restent en profondeur. Par contre, la paragenèse de HP- BT sera conservée si les roches sont exhumées rapidement (Fig. 24b). Cependant, à ce stade, l'épaississement de la chaîne n'est pas encore résorbé et ces dernières seront rapidement érodées. Ainsi, le glaucophane, minéral typique de ces conditions, est signalé dans des sédiments anciens. En conséquence, l'évolution du gradient métamorphique, qui est de plus en plus froid dans les orogenèses de plus en plus récentes, n'est pas strictement liée au refroidissement du globe.

Le degré d'évolution des chaînes et leur niveau d'érosion l'expliquent pour une grande part (fig. 24). Le métamorphisme de gradient de PI est identifié depuis la fin de l'Archéen (2600 Ma). Ce n'est que dans la période plus ancienne de l'histoire de la Terre (>2600 Ma), que les conditions thermiques ont été significativement plus chaudes qu'à l'époque actuelle: le métamorphisme y est généralement de HT. Les rares témoins du métamorphisme de gradient de PI à l'Archéen témoigneraient des conditions thermodynamiques dans les zones de subduction de l'époque. Le raisonnement n'est valable que si l'on admet que le mécanisme de la tectonique des plaques actuelle est applicable à cette période, ce qui n'est pas définitivement démontré. Si tel est le cas, ceci a des implications importantes sur l'origine de la croûte continentale qui est fabriqué dans ce contexte géodynamique. A l'heure actuelle, on considère que la croûte continentale est le produit de la fusion partielle du manteau supérieur qui se situe au dessus de la croûte océanique subductée. Le volcanisme andésitique de ces zones orogéniques en est le témoignage en surface (fig. 24B). On sait d'autre part que cette production de croûte continentale est très faible et que la majorité a été fabriquée à l'Archéen. Mais, dans ce cas, le mode de production est sensiblement différent. En effet, si le gradient dans les zones de subduction archéenne était de type PI, la croûte océanique plongeante pouvait fondre (on se rappelle que le gradient de PI franchit la courbe d'anatexie contrairement à celui de HP) et serait à l'origine de la croûte continentale.

* ²⁷ C. NICOLLAT, Op.cit.