Selon le contexte géologique et l'agent dominant, le métamorphisme prend des formes très différentes, depuis l'auréole étroite autour d'une intrusion jusqu'aux vastes ceintures métamorphiques des chaînes de montagnes. Ce chapitre passe en revue les principales variétés de métamorphisme et leur produit typique, une distinction qui structure l'ensemble du module.
1. Le métamorphisme régional
Le métamorphisme régional (ou orogénique) affecte de vastes surfaces, souvent des dizaines de milliers de kilomètres carrés, au cours de la formation d'une chaîne de montagnes. Il résulte de l'enfouissement de roches lors de l'épaississement crustal (empilement de nappes tectoniques, subduction, collision continentale) : la pression lithostatique et la pression dirigée y sont toutes deux importantes, et le métamorphisme s'accompagne systématiquement d'une déformation intense, qui produit schistosité, foliation et plis. C'est le type de métamorphisme le plus répandu et le plus étudié en pétrologie métamorphique, car il enregistre l'histoire complète d'une orogenèse.
2. Le métamorphisme de contact
Le métamorphisme de contact se développe dans la roche encaissante autour d'une intrusion magmatique. Le magma, encore chaud, transfère sa chaleur à la roche froide environnante : les minéraux de la roche encaissante recristallisent sous l'effet de la température, qui est ici le facteur dominant, la pression restant relativement faible et la déformation généralement négligeable. La zone transformée, appelée auréole métamorphique, s'étend sur une largeur qui dépend de la taille de l'intrusion, de quelques millimètres pour un petit filon à plusieurs kilomètres autour d'un grand massif plutonique. La roche produite, souvent dure et cassante, dépourvue de foliation marquée car la déformation est faible, se nomme une cornéenne.
3. Le métamorphisme dynamique et le métamorphisme de choc
Le métamorphisme dynamique (ou cataclastique) se localise le long des zones de faille et des grands accidents tectoniques, où la déformation mécanique intense broie, étire et recristallise les roches sur une bande étroite mais parfois très allongée. Les roches produites — mylonites, cataclasites — portent les marques d'un écrasement et d'un cisaillement à froid ou à chaud, associés à des microstructures de déformation ductile ou cassante selon la profondeur. Le métamorphisme de choc, plus rare, résulte de l'impact d'une météorite : les pressions extrêmes et instantanées produites lors de la collision transforment localement les minéraux (par exemple le quartz en coésite ou en stishovite) sans nécessiter de température élevée durable.
4. Le métamorphisme hydrothermal et océanique
Le métamorphisme hydrothermal résulte de la circulation de fluides chauds à travers une roche, sans lien direct avec un enfouissement profond. Il est particulièrement développé le long des dorsales océaniques, où l'eau de mer s'infiltre dans la croûte océanique fraîchement formée, se réchauffe au contact du magma sous-jacent, puis remonte en modifiant profondément la minéralogie du basalte (formation de chlorite, actinote, épidote) : on parle de métamorphisme océanique. Ce type de métamorphisme est souvent isochimique pour certains éléments et allochimique pour d'autres, la frontière avec la métasomatose étant ici particulièrement floue.
5. Métasomatose et métamorphisme topochimique
Par opposition au métamorphisme topochimique (isochimique), qui conserve la composition chimique globale de la roche, la métasomatose correspond à un métamorphisme allochimique : des fluides circulant en grande quantité apportent ou exportent des éléments chimiques, modifiant durablement la composition de la roche. Elle se développe préférentiellement le long de zones de perméabilité élevée (failles, contacts intrusifs, zones bréchifiées) et produit des roches à composition atypique, parfois enrichies en éléments économiquement importants (skarns métasomatiques à la limite d'une intrusion granitique dans un calcaire, par exemple).
Zone de roche encaissante transformée par métamorphisme de contact tout autour d'une masse intrusive ; sa largeur dépend de la taille de l'intrusion.
Roche dure et cassante, à grain fin et sans foliation marquée, produite par métamorphisme de contact dans l'auréole d'une intrusion.
Métamorphisme allochimique au cours duquel des fluides modifient la composition chimique globale de la roche par apport ou export d'éléments.
| Type | Agent dominant | Étendue | Roche type |
|---|---|---|---|
| Régional | P + T + déformation | Vaste (chaîne de montagnes) | Schiste, gneiss |
| Contact | Température | Locale (auréole) | Cornéenne |
| Dynamique | Déformation (cisaillement) | Étroite et allongée (faille) | Mylonite, cataclasite |
| Hydrothermal / océanique | Fluides chauds | Croûte océanique, dorsales | Métabasalte chloritisé |
Les quatre grandes variétés de métamorphisme
- Métamorphisme régional : enfouissement + déformation à l'échelle d'une chaîne de montagnes, produit schistes et gneiss.
- Métamorphisme de contact : chaleur d'une intrusion, auréole métamorphique, roche type = cornéenne.
- Métamorphisme dynamique : déformation cisaillante le long des failles, roches type = mylonites, cataclasites.
- Métamorphisme de choc : impact météoritique, pressions extrêmes instantanées, transformations sans température durable.
- Métasomatose = métamorphisme allochimique par fluides ; s'oppose au métamorphisme topochimique (isochimique).
Les examens marocains demandent presque toujours de comparer métamorphisme régional et métamorphisme de contact (agent dominant, étendue, roche produite) et de définir l'auréole métamorphique et la cornéenne. Piège classique : confondre métamorphisme dynamique (déformation le long d'une faille) et métamorphisme de choc (impact météoritique), deux notions parfois mélangées par erreur. Sache aussi justifier pourquoi la cornéenne n'est pas foliée alors que les roches du métamorphisme régional le sont presque toujours.