Si la zonéographie par minéraux index convient bien aux métapélites, elle ne s'applique pas directement à tous les protolithes. Le concept de faciès métamorphique, introduit par le pétrologue finlandais Pentti Eskola, permet de comparer le degré métamorphique de roches d'origines chimiques différentes. Ce chapitre présente les grands faciès métamorphiques et le métamorphisme spécifique des roches basiques, indispensable pour comprendre le métamorphisme océanique et de subduction.
1. La notion de faciès métamorphique
Un faciès métamorphique regroupe l'ensemble des roches, quel que soit leur protolithe, qui ont atteint l'équilibre minéralogique dans le même intervalle de pression et de température. Contrairement à la zonéographie par minéral index, propre à un seul type de protolithe (les métapélites), le concept de faciès, proposé au début du XXe siècle par Pentti Eskola, permet de comparer directement le degré métamorphique de roches de compositions chimiques très différentes — une métapélite et une métabasite peuvent ainsi appartenir au même faciès si elles ont subi les mêmes conditions P-T, tout en développant des minéraux différents du fait de leur chimie propre.
2. Des faciès de basse à haute température
En allant des conditions les plus superficielles vers les plus profondes pour un gradient géothermique moyen, on distingue classiquement le faciès des zéolites (très basse température, à la limite de la diagenèse), le faciès prehnite-pumpellyite, le faciès des schistes verts (chlorite, actinote, épidote, albite — le domaine où apparaît la muscovite chez les métapélites), le faciès amphibolite (dominé par l'association plagioclase-hornblende dans les métabasites, et par le grenat, la staurotide ou le disthène chez les métapélites) et enfin le faciès granulite, atteint aux plus hautes températures, caractérisé par des minéraux anhydres (pyroxènes, grenat, feldspaths) témoignant d'une perte importante d'eau par déshydratation progressive.
3. Les faciès de haute pression : schistes bleus et éclogites
Deux faciès particuliers correspondent à des rapports pression/température très élevés, typiques des zones de subduction où une lithosphère relativement froide s'enfonce rapidement. Le faciès des schistes bleus doit son nom à la couleur bleutée d'un amphibole sodique caractéristique, la glaucophane, associée au lawsonite ou à l'épidote. À des pressions encore plus élevées apparaît le faciès des éclogites, dépourvu de plagioclase (instable à ces pressions) et dominé par l'association grenat (riche en pyrope) et omphacite, un clinopyroxène sodique. L'éclogite, dense et de couleur verte tachetée de rouge, marque les plus hautes pressions généralement enregistrées par des roches remontées en surface.
4. Le métamorphisme des roches basiques (métabasites)
Les métabasites, issues de basaltes ou de gabbros, offrent une lecture du métamorphisme complémentaire de celle des métapélites, car leur chimie riche en calcium, fer et magnésium et pauvre en aluminium fait cristalliser des minéraux ferromagnésiens (amphiboles, pyroxènes) et calciques (plagioclase, épidote) plutôt que des silicates d'alumine. Le concept de faciès a d'ailleurs été historiquement développé en observant l'évolution minéralogique des roches basiques, dont le cortège minéral varie de façon spectaculaire et facilement reconnaissable d'un faciès à l'autre : chlorite verte des schistes verts, hornblende noire de l'amphibolite, pyroxène et grenat de la granulite ou de l'éclogite, glaucophane bleutée des schistes bleus.
5. Assemblages minéralogiques typiques des métabasites
Chaque faciès imprime aux métabasites un assemblage minéral reconnaissable au premier coup d'œil sur le terrain comme au microscope. Au faciès des schistes verts, l'association chlorite + actinote + épidote + albite donne à la roche sa couleur vert sombre caractéristique. Au faciès amphibolite, l'association hornblende + plagioclase (± grenat) confère une couleur plus foncée et une texture nématoblastique nette. Au faciès granulite, l'assemblage devient anhydre avec pyroxènes + plagioclase + grenat. Enfin, aux faciès de haute pression, la glaucophane (schistes bleus) puis l'association grenat + omphacite (éclogites) signent un enfouissement rapide sous fort gradient de pression.
Ensemble des roches, quel que soit leur protolithe, ayant atteint l'équilibre minéralogique dans le même intervalle de pression et de température ; concept introduit par Pentti Eskola.
Roche métamorphique issue d'un protolithe basique (basalte, gabbro), riche en fer, magnésium et calcium, développant amphiboles et pyroxènes plutôt que des silicates d'alumine.
Roche métamorphique de très haute pression, dense, sans plagioclase, dominée par l'association grenat pyropé et omphacite (clinopyroxène sodique).
| Faciès | Conditions relatives | Minéraux typiques (métabasite) |
|---|---|---|
| Schistes verts | Basse P, basse à moyenne T | Chlorite, actinote, épidote, albite |
| Amphibolite | Moyenne P, moyenne à haute T | Hornblende, plagioclase, grenat |
| Granulite | Moyenne P, très haute T | Pyroxènes, plagioclase, grenat (anhydre) |
| Schistes bleus | Haute P, basse T | Glaucophane, lawsonite ou épidote |
| Éclogite | Très haute P, T variable | Grenat pyropé, omphacite (sans plagioclase) |
Faciès métamorphiques et assemblage typique des métabasites
- Faciès métamorphique (Eskola) : roches de protolithes différents ayant atteint l'équilibre dans le même intervalle P-T.
- Séquence de basse à haute température : zéolites, prehnite-pumpellyite, schistes verts, amphibolite, granulite.
- Faciès de haute pression (contexte de subduction) : schistes bleus à glaucophane, puis éclogite à grenat + omphacite.
- Éclogite = roche sans plagioclase, dominée par grenat et omphacite, marqueur des très hautes pressions.
- Les métabasites changent radicalement de minéralogie d'un faciès à l'autre : couleur et cortège minéral facilement reconnaissables.
Question fréquente : citer dans l'ordre les faciès de basse à haute température et préciser l'assemblage typique d'une métabasite dans chacun. On demande aussi souvent de justifier pourquoi l'éclogite ne contient pas de plagioclase. Piège classique : confondre le faciès schistes verts (bas degré, chlorite) avec le faciès schistes bleus (haute pression, glaucophane), deux noms proches mais des contextes très différents.