Roches métamorphiques

Ardoise, phyllite, micaschiste et gneiss peuvent tous provenir d'une même roche argileuse ; ce qui change, c'est la température atteinte, d'environ 150 °C à plus de 550 °C.

Métamorphisme signifie changement de forme. Une roche métamorphique était au départ une autre roche, magmatique, sédimentaire ou déjà métamorphique. Une forte chaleur, une pression élevée, des fluides chauds riches en minéraux ou, le plus souvent, une combinaison de ces facteurs l'ont transformée. Ces conditions se rencontrent en profondeur et aux limites des plaques tectoniques. Le BGS ajoute que les roches peuvent y rester des millions d'années, assez longtemps pour que leurs minéraux changent physiquement, chimiquement ou des deux façons.

Transformée, mais jamais fondue

La condition essentielle est que la roche ne fonde pas. Sinon, elle deviendrait du magma, puis une roche magmatique. Les minéraux recristallisent donc à l'état solide : les atomes se réorganisent en nouveaux minéraux ou réagissent avec les fluides qui s'infiltrent. Le résultat est généralement plus dense et plus compact que la roche initiale. Une roche proche de la fusion peut fondre partiellement ; Physical Geology appelle migmatite ce mélange de matériaux métamorphiques et magmatiques.

La foliation : un feuilletage dû à la pression

Quand une roche est davantage comprimée dans une direction, ses minéraux plats ou allongés, comme les micas, grandissent en s'alignant perpendiculairement à cette compression. La roche prend un aspect rubané ou feuilleté appelé foliation, qui garde la trace de la direction de la pression. Physical Geology classe les roches foliées selon le degré, ou l'intensité, du métamorphisme d'une roche argileuse comme le shale. L'ardoise apparaît d'abord : ses paillettes de mica sont invisibles à l'œil nu, mais elle se débite en feuilles planes. La phyllite a été davantage chauffée et ses micas lui donnent un éclat soyeux. Dans le micaschiste, les cristaux de mica sont visibles. Dans le gneiss, les minéraux se séparent en bandes claires et sombres.

Certaines roches ne développent pas de foliation, même fortement comprimées, car leurs minéraux ne sont ni plats ni allongés. Le calcaire est surtout constitué de calcite, dont les grains ne s'alignent pas ; chauffé, il recristallise en marbre et perd les fossiles qu'il contenait. La calcite pure donne un marbre blanc ; les impuretés créent les volutes qui évoquent une surface marbrée. Le grès devient du quartzite : de la silice supplémentaire soude ses grains de quartz. Les tableaux ci-dessus, tirés de Physical Geology, montrent aussi que le granite change peu avant un degré élevé, ses minéraux restant stables jusqu'à plusieurs centaines de degrés.

Un seul affleurement peut raconter toute l'histoire. Physical Geology décrit un bloc d'ardoise des Rocheuses canadiennes où la stratification sédimentaire initiale reste visible sous forme de bandes claires et sombres, tandis que la foliation ardoisière les recoupe selon un autre angle. La stratification indique comment la boue s'est déposée ; la foliation révèle la direction de la compression ultérieure.

Cuite au contact du magma

Le métamorphisme n'exige pas toujours un enfouissement profond. Quand du magma chaud pénètre dans une roche plus froide, la roche voisine est cuite sans être comprimée ni fondre. C'est le métamorphisme de contact. Les roches qu'il produit, comme les cornéennes, ne sont généralement pas foliées, faute de forte compression dans une direction. À l'échelle d'une vaste région, là où les plaques entrent en collision et où les roches sont enfouies et comprimées, le métamorphisme régional produit des ardoises, des micaschistes et des gneiss foliés.