La granitisation et sa relation avec le métamorphisme

Les roches granitiques constituent la majeure partie de la croûte continentale. Le granite est une roche plutonique issue d'un refroidissement lent d'un magma en profondeur, ce qui lui confère sa texture grenue à grands cristaux. On distingue : un granite d'anatexie et un granite intrusif.

I. Origine du granite d'anatexie

1. Les caractéristiques du granite d'anatexie

Étude pétrographique du granite et des roches avoisinantes

Le tableau ci-dessous présente les résultats d'une étude pétrographique de quelques échantillons de roches de la région de la haute Ourika.

• Le granite : Roche compacte très dure, ses minéraux sont vus à l'œil nu. Il se compose essentiellement de quartz, biotite et feldspath rose (orthose) et feldspath blanc (plagioclase). Au microscope polarisant, les minéraux sont tous cristallisés, ce qui lui donne une structure grenue.
• Le gneiss : Contient du quartz, du mica et des feldspaths suffisamment gros pour être identifiés à l'œil nu. Il présente une structure foliacée, marquée par l'alternance de petits lits clairs et de niveaux sombres.
• La migmatite : Présente un mélange de granite et de gneiss. On y trouve une partie gneissique (alternance de lits sombres riches en micas noirs et lits clairs) et des parties claires à texture grenue (quartz et feldspaths similaires au granite).

• Le granite et le gneiss possèdent la même composition minéralogique avec des structures différentes. On peut donc supposer que ces roches ont la même origine, et que le granite est formé sous des conditions de pression et de température extrêmes.

• Les minéraux non orientés du granite témoignent du passage par un état liquide en passant du gneiss au granite. Autrement dit, la roche métamorphique (gneiss) subit une fusion partielle sous de hautes pressions et températures, et donne après refroidissement le granite. Ce type de granite est appelé : Granite d'anatexie.

2. L'anatexie expérimentale

★ Trois roches argileuses A, B et C sont soumises à une pression hydrostatique égale à \(2 \text{ Kbar}\) (\(7 \text{ à } 8 \text{ km}\) de profondeur) et une température entre \(700^\circ\mathrm{C}\) et \(800^\circ\mathrm{C}\). À partir d'une température voisine de \(700^\circ\mathrm{C}\), les roches, après le métamorphisme, subissent une fusion partielle : il se forme alors, à partir des roches solides, un liquide initial appelé liquide anatectique qui donne, après refroidissement, une roche granitique. Ce phénomène est appelé anatexie.

★ Afin de se rapprocher des conditions naturelles, l'expérience a été refaite en ajoutant aux mélanges \(3\% \text{ de } \mathrm{NaCl}\) étant donné que les roches sédimentaires renferment du sodium issu des eaux qui les immergent.

On constate que le liquide primaire issu de la fusion de roche sédimentaire est caractérisé par une composition chimique stable, quelle que soit la roche mère d'origine. On parle de liquide anatectique. La température qui correspond au début de fusion partielle de roche sédimentaire est d'environ \(670^\circ\mathrm{C}\). C'est la température anatectique.

Définition : L'anatexie est le processus de fusion totale des roches (source du granite d'anatexie) ou partielle (source de la migmatite), suite à l'élévation très importante de la température ou à un enfouissement profond.

II. L'anatexie et sa relation avec la formation des montagnes

1. Les conditions de cristallisation du magma granitique

À des profondeurs de l'ordre de dizaines de kilomètres (\(50 \text{ à } 70 \text{ km}\)), les roches subissent des conditions de pression et de température particulières et se transforment en roches métamorphiques comme les gneiss qui peuvent fondre partiellement et être à l'origine du granite d'anatexie.

Le granite reste généralement en profondeur, subit un refroidissement lent, pour donner une structure grenue. Il affleure après érosion des couches sus-jacentes.

Rarement, des magmas granitiques très chauds (\(960^\circ\mathrm{C}\)) peuvent parvenir en surface à l'état liquide pour subir un refroidissement rapide et donner des roches granitiques à structure microlitique : c'est la rhyolite.

2. Relation entre granitisation et formation des chaînes de montagnes

• La collision entre deux plaques portant des continents amène des fragments de croûte continentale à des profondeurs de l'ordre de \(50 \text{ à } 70 \text{ km}\) où elles subissent des conditions de pression et de température croissantes.
• Cet enfouissement est lié au raccourcissement et à l'épaississement de la croûte continentale qui forme une racine en profondeur avec des reliefs en surface. Les roches d'origine se transforment et deviennent des roches métamorphiques, aboutissant à la formation de gneiss.
• Sous l'effet de l'isostasie (équilibre des différents segments de l'écorce terrestre) par poussée de l'asthénosphère, ces roches vont remonter vers la surface : la pression diminue mais la température reste élevée. Ces conditions conduisent à la fusion partielle et à la formation du magma anatectique.
• Progressivement le magma refroidit sur place : une partie du magma reste liée au gneiss pour former la migmatite, et une autre partie forme du granite.

III. Origine et mise en place du granite intrusif

Le granite intrusif est relié à une montée depuis la profondeur d'un magma, formant des plutons qui recoupent les roches encaissantes. Il est généralement sous forme d'un massif en discordance avec de nettes limites. Autour de ce massif, se développe une auréole de métamorphisme de contact.

IV. Comparaison entre le granite d'anatexie et le granite intrusif