La formation des roches métamorphiques

Le cours

1. Introduction\n\nLes roches métamorphiques sont des témoins des grandes déformations de l'écorce terrestre. En Côte d'Ivoire, elles affleurent principalement dans :\n- La chaîne birimienne (région de Man-Korhogo)\n- Les zones de cisaillement (faille de Sassandra)\n- Les anciennes racines de chaînes de montagnes aujourd'hui érodées\n\n## 2. Définition du métamorphisme\n\nMétamorphisme : Transformation à l'état solide d'une roche préexistante (protolithe) sous l'effet de :\n- Température : 200-800°C (sans fusion)\n- Pression : 200-1500 MPa\n- Fluides : Eau, CO₂, actifs chimiquement\n\nPas de fusion complète : distinction avec les roches magmatiques\n\n## 3. Identification des roches métamorphiques\n\nRoches foliées (à feuillets) :\n- Schiste : Feuillets fins, fissiles (région de Boundiali)\n- Micaschiste : Paillettes de mica visibles (Man)\n- Gneiss : Bandes claires/sombres alternées (carrière de Soubré)\n\nRoches non foliées :\n- Marbre : Calcaire métamorphisé (rare en CI)\n- Quartzite : Grès métamorphisé\n- Amphibolite : Basalte métamorphisé\n\nDescription du schéma 1 : Familles de roches métamorphiques\nReprésenter un diagramme avec : 1) Protolithes (schiste argileux, granite, calcaire, basalte), 2) Conditions de métamorphisme (faible, moyen, fort), 3) Roches produites (schiste, micaschiste, gneiss, marbre, quartzite, amphibolite).\n\n## 4. Facteurs du métamorphisme\n\nTempérature (T) :\n- Source : Gradient géothermique (30°C/km) + intrusions magmatiques\n- En Côte d'Ivoire : Anciennes zones de subduction (chaîne birimienne)\n\nPression (P) :\n- Pression lithostatique : Poids des roches sus-jacentes\n- Pression dirigée : Forces tectoniques (compression, cisaillement)\n\nFluides :\n- Eau interstitielle, CO₂ magmatique\n- Agents de transport des éléments chimiques\n\n## 5. Mécanisme de formation\n\nÉtape 1 : Déformation\n- Recristallisation des minéraux\n- Orientation préférentielle sous pression dirigée\n\nÉtape 2 : Réactions minéralogiques\nExemple : transformation d'argile en mica\n$$Al_2Si_2O_5(OH)_4 + K^+ \\rightarrow KAl_2(AlSi_3O_{10})(OH)_2 + H_2O$$\n(Kaolinite) → (Muscovite)\n\nÉtape 3 : Développement de la foliation\n- Alignement des minéraux plans (micas)\n- Formation de bandes (gneiss)\n\nDescription du schéma 2 : Métamorphisme progressif d'une argile\nReprésenter quatre stades : 1) Argile (protolithe), 2) Schiste (feuilletage débutant), 3) Micaschiste (cristaux de mica visibles), 4) Gneiss (bandes alternées). Indiquer l'augmentation de T et P.\n\n## 6. Types de métamorphisme en Côte d'Ivoire\n\nMétamorphisme régional :\n- Étendu sur de vastes régions (chaîne birimienne)\n- Associé aux collisions continentales (orogenèse)\n- Produit : schistes, gneiss (région de Man)\n\nMétamorphisme de contact :\n- Autour des intrusions granitiques\n- Zone limitée (1-2 km)\n- Produit : cornées, skarns\n\nMétamorphisme dynamique :\n- Le long des failles (faille de Sassandra)\n- Broyage des roches → mylonites\n\n## 7. Minéraux indicateurs\n\nIsogrades : Lignes d'égale intensité métamorphique\n- Chlorite : Métamorphisme faible (T ≈ 300°C)\n- Biotite : Métamorphisme moyen (T ≈ 400°C)\n- Grenat : Métamorphisme fort (T ≈ 500°C)\n- Sillimanite : Métamorphisme très fort (T ≈ 600°C)\n\nDescription du schéma 3 : Diagramme P-T du métamorphisme\nReprésenter un graphique avec : 1) Axe T (°C) de 200 à 800, 2) Axe P (kbar) de 2 à 10, 3) Zones de stabilité des minéraux indicateurs, 4) Chemin P-T de la chaîne birimienne, 5) Limite de fusion partielle.\n\n## 8. Exemples ivoiriens\n\nChaîne birimienne (2,1-2,0 Ga) :\n- Collision continentale\n- Métamorphisme jusqu'au faciès amphibolite\n- Roches : gneiss, migmatites (région de Korhogo)\n\nFaille de Sassandra :\n- Zone de cisaillement majeur\n- Mylonites et cataclasites\n- Contrôle la minéralisation aurifère\n\n## 9. Importance économique\n\nRessources minières :\n- Or : Associé aux zones de cisaillement (Hiré, Ity)\n- Diamants : Kimberlites métamorphisées (Séguéla)\n- Manganèse : Gisements de Lauzoua\n\nMatériaux de construction :\n- Gneiss : Pierres de taille (Soubré)\n- Schistes : Ardoises (rare)\n\n## 10. Conclusion\n\nLes roches métamorphiques se forment par transformation à l'état solide de roches préexistantes sous l'effet de la température, pression et fluides. En Côte d'Ivoire, elles témoignent d'anciennes collisions continentales et sont associées à d'importants gisements miniers.