- Les Diagrammes AFM d'un Gradient métamorphique de MP-HT -

Les différentes paragenèses photographiées le long du gradient métamorphique de MP-HT de l'exercice "Tracé du gradient métamorphique" ne sont pas les seules possibles, loin de là ! En fonction de faibles variations de la composition chimique de ces roches, il est possible d'observer d'autres paragenèses. C'est le but des représentations graphiques (décrites ici) qui sont proposées pour représenter les paragenèses des roches métamorphiques. Les diagrammes A'KF et AFM sont utilisés pour représenter les paragenèses des roches pélitiques, les métapélites.

Les diagrammes AFM d'un gradient métamorphique de MP

La figure ci-dessous représente les diagrammes AFM qui résument les paragenèses possibles dans les métapélites d'une série affectée par un métamorphisme de gradient de MP-HT qui est illustrée par la succession de lames minces . Chaque paragenèse contient 5 minéraux au maximum (+ la phase vapeur d'eau V) : quartz, muscovite (qui sert de pôle de projection) et 3 phases au sommet des triangles blancs. Dans les domaines gris, les minéraux qui interviennent sous des solutions solides et ce ne sont que 2 minéraux qui sont représentés dans le triangle AFM : la paragenèse de roches dans ces domaines gris ne contient donc que 4 minéraux.

Successions de triangles A - F - M représentatifs des paragenèses de métapélites affectées par un métamorphisme de gradient métamorphique de Moyennes Pressions - Hautes Températures. De 1 à 3-4 : faciès Schistes Verts ; les suivants : faciès Amphibolite. Le triangle entre les "isogrades grt1+ et st1+ n'est pas représenté. L'ellipse rouge indique la majorité des compositions des métapélites.
cld : chloritoïde, st : staurotide, bt : biotite, chl : chlorite, qtz : quartz, grt : grenat, ky : disthène, sill : sillimanite, ms : muscovite , V : vapeur d'eau

La paragenèse Chl + Bt + Ms + Qtz, stable dans toutes les conditions du gradient de MP

Cette série de triangles, qui correspond aux conditions des faciès Schistes Verts (les 3 premiers) et Amphibolite, permet d'apprécier la diversité de ces paragenèses dans un même intervalle de conditions P-T (1 triangle) et lorsque les conditions du métamorphisme augmentent (succession de triangles). La composition chimique d'une roche peut se placer n'importe où à l'intérieur du triangle ; cependant, l'ellipse rouge correspond à la majorité des compositions des roches des séries (gréso-)pélitiques : celles-ci sont relativement peu alumineuses. En conséquence, on remarque que la paragenèse Chl + Bt + Ms + Qtz est la plus commune dans les conditions du faciès Schistes Verts. Rarement, il s'y ajoute du grenat ou du chloritoïde. Cette rareté du chloritoïde est discutée ci-dessous et ici.

Cette paragenèse persiste également dans les conditions du faciès Amphibolite. Vers les hautes T, elle devient plus rare en se cantonnant dans les compositions les plus magnésiennes. Cette paragenèse peut coexister avec des paragenèses contenant des minéraux diagnostics (st, ky, sill). Ainsi, dans le triangle 6 par exemple, les paragenèses possibles pour les compositions de roches correspondant à l'ellipse rouge sont : Bt + Grt ; St + Bt + Grt ; St + Bt ; Ky + St + Bt ; Ky + Bt ; Ky + Chl +Bt ; Chl +Bt (sans oublier de rajouter Ms + Qtz à chaque paragenèse).

On comprend donc que les 5 échantillons de l'exercice « tracé du gradient » n'ont pas été recueillis au hasard. En fait, la caractérisation d'un gradient métamorphique sur le terrain nécessite l'analyse d'un grand nombre de lames minces d'échantillons judicieusement sélectionnés sur le terrain !

La rareté des silicates alumineux dans le faciès Schistes Verts

On remarque que les paragenèses des métapélites dans le faciès Schistes Verts d'un gradient de MP sont extrêmement monotones (triangles 1 à 3-4). Il s'agit essentiellement de micaschistes à Chl + Bt + Ms + Qtz auquel s'ajoute, à la transition avec le faciès Amphibolite, le grenat : Chl + Bt + Ms + Grt + Qtz. Pourtant, plusieurs minéraux alumineux sont stables dès le début des conditions du faciès Schistes Verts (chloritoïde, disthène, staurotide), mais ils restent rares avant le faciès Amphibolite, car ils sont cantonnés dans la partie alumineuse du diagramme AFM. Pour trouver les paragenèses contenant ces minéraux alumineux, et ainsi caractériser de manière plus fine l'évolution métamorphique de la région, il est nécessaire de chercher des roches sans biotite. Ces remarques sont illustrées par l'animation « rareté du chloritoïde ».

Signification des « isogrades » et des limites d'apparition d'un minéral

Chaque triangle (champ divariant = paragenèses) est séparé du suivant par une ligne de réaction (dont les minéraux intervenants sont indiqués ou non sur la figure) libellée comme un isograde d'apparition (+) ou disparition d'un minéral (-). On remarque ainsi qu'il n'y a pas moins de 3 isogrades (+) de la staurotide ! Généralement, la staurotide devient abondante au début du faciès Amphibolite et la réaction st3+ est l'isograde communément reconnu. Cette réaction autorise l'association Biot – St et, de ce fait, la présence de ce dernier minéral dans des métapélites peu alumineuses (ellipse rouge sur la figure) Mais la staurotide peut exister dans les roches du faciès Schistes Verts, pour des compositions chimiques alumineuses, relativement rares. Il en est de même en ce qui concerne l'isograde Ky + qui se situe généralement au début du faciès Amphibolite (il s'agit de Ky2+ sur la figure ci-dessus), mais qui ne correspond en aucun cas à la première apparition possible de ce minéral, laquelle est restreinte à des compositions alumineuses, dans les conditions du début du faciès Schistes Verts. On voit donc que la notion d'isograde d'apparition (ou de disparition) d'un minéral est une notion statistique qui est fonction des compositions chimiques les plus abondantes et les plus communes de la série métamorphique considérée.

Aussi, il est souhaitable de distinguer un « isograde » par la réaction minéralogique précise qui produit (ou fait disparaitre) un minéral ou une association de minéraux et d'utiliser le terme « limite d'apparition de ... » lorsque la réaction isograde n'est pas reconnue.

Voir aussi l'exercice cartographique des isogrades de disparition de la muscovite dans les conditions de haut degré de ce gradient de MP.

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